JP3357953B2 - 耐摩耗性にすぐれたプラスチツク成形機用部材 - Google Patents
耐摩耗性にすぐれたプラスチツク成形機用部材Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/505—Screws
- B29C48/507—Screws characterised by the material or their manufacturing process
- B29C48/509—Materials, coating or lining therefor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチツク成形機の
スクリユー、ニードル、シリンダ等の成形機構成部材の
耐摩耗性の改良に関する。
スクリユー、ニードル、シリンダ等の成形機構成部材の
耐摩耗性の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラスチツクの押出成形機や射出成形機
等は、シリンダの中空孔内にスクリユーおよびニードル
等が組込まれた構造を有し、シリンダ内に供給される樹
脂は、スクリユーおよびニードルの回転運動により混練
されて前方に圧送されシリンダ先端のノズルから金型内
に注入される。
等は、シリンダの中空孔内にスクリユーおよびニードル
等が組込まれた構造を有し、シリンダ内に供給される樹
脂は、スクリユーおよびニードルの回転運動により混練
されて前方に圧送されシリンダ先端のノズルから金型内
に注入される。
【０００３】上記成形機を構成するスクリユー、ニード
ルおよびシリンダ等の部材は、樹脂に対する耐食性と共
に、高度の摩耗抵抗性を必要とする。部材に摩耗による
減肉・変形が生じると、樹脂の混練・圧送特性の低下を
きたし、プラスチツク成形品の品質低下の原因となる
等、プラスチツク成形操業の円滑な遂行の妨げとなるか
らである。特に、二軸型シリンダにおいてスクリユーや
ニードルに生じる摩耗減肉の混練特性に及ぼす影響は大
である。
ルおよびシリンダ等の部材は、樹脂に対する耐食性と共
に、高度の摩耗抵抗性を必要とする。部材に摩耗による
減肉・変形が生じると、樹脂の混練・圧送特性の低下を
きたし、プラスチツク成形品の品質低下の原因となる
等、プラスチツク成形操業の円滑な遂行の妨げとなるか
らである。特に、二軸型シリンダにおいてスクリユーや
ニードルに生じる摩耗減肉の混練特性に及ぼす影響は大
である。
【０００４】従来より、上記スクリユーやニードルとし
て、ＳＫＤ１１（Ｃ：１．４〜１．６％，Ｓｉ：０．４
％以下，Ｍｎ：０．６％以下，Ｃｒ：１１〜１３％，Ｍ
ｏ：０．８〜１．２％，Ｖ：０．２〜０．５％，Ｆｅ：
Ｂａｌ）等に代表される合金工具鋼製が使用され、シリ
ンダには、ＳＡＣＭ６４５（Ｃ：０．４〜０．５％，Ｓ
ｉ：０．１５〜０．５％，Ｍｎ：０．６％以下，Ｃｒ：
１．３〜１．７％，Ｍｏ：０．１５〜０．３％，Ａｌ：
０．７〜１．２％，Ｆｅ：Ｂａｌ）等の窒化鋼製シリン
ダが使用されている。
て、ＳＫＤ１１（Ｃ：１．４〜１．６％，Ｓｉ：０．４
％以下，Ｍｎ：０．６％以下，Ｃｒ：１１〜１３％，Ｍ
ｏ：０．８〜１．２％，Ｖ：０．２〜０．５％，Ｆｅ：
Ｂａｌ）等に代表される合金工具鋼製が使用され、シリ
ンダには、ＳＡＣＭ６４５（Ｃ：０．４〜０．５％，Ｓ
ｉ：０．１５〜０．５％，Ｍｎ：０．６％以下，Ｃｒ：
１．３〜１．７％，Ｍｏ：０．１５〜０．３％，Ａｌ：
０．７〜１．２％，Ｆｅ：Ｂａｌ）等の窒化鋼製シリン
ダが使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
構成部材、特にスクリユーおよびニードルの耐摩耗性は
十分でなく、フライト部分等に摩耗による減肉を生じ易
い。このためその耐用寿命は、シリンダのそれが約１年
と比較的長期に亘るのに対し、スクリユー等のそれはわ
ずか１週間程度に過ぎず、従つて部材の組替えを頻繁に
行う必要があり、そのメンテナンスに多大の負担を余儀
なくされている。近時は、強化材としてセラミツクス繊
維等が混練された強化プラスチツクや金属磁粉末が混練
された樹脂磁石等、硬質物質を含むプラスチツクの成形
操業も多くなり、スクリユー、ニードル等の耐摩耗性の
改善が強く要望されている。
構成部材、特にスクリユーおよびニードルの耐摩耗性は
十分でなく、フライト部分等に摩耗による減肉を生じ易
い。このためその耐用寿命は、シリンダのそれが約１年
と比較的長期に亘るのに対し、スクリユー等のそれはわ
ずか１週間程度に過ぎず、従つて部材の組替えを頻繁に
行う必要があり、そのメンテナンスに多大の負担を余儀
なくされている。近時は、強化材としてセラミツクス繊
維等が混練された強化プラスチツクや金属磁粉末が混練
された樹脂磁石等、硬質物質を含むプラスチツクの成形
操業も多くなり、スクリユー、ニードル等の耐摩耗性の
改善が強く要望されている。
【０００６】その対策として、例えば「コルモロイ」合
金（１５Ｃｒ−４．７Ｓｉ−０．７Ｃ−３．５Ｆｅ−３
Ｂ−Ｎｉ）等に代表される硬質の自溶性合金を肉盛材料
としてスクリユー等の部材表面に肉盛溶接することも行
われている。しかし、その肉盛層は、溶接施工時の母材
との融合により希釈されるため、必ずしも予期した程の
効果は得られず、また実使用においては亀裂や剥離を生
じるとそれを起点にして急速に保護層としての機能が失
われてしまうという難点がある。
金（１５Ｃｒ−４．７Ｓｉ−０．７Ｃ−３．５Ｆｅ−３
Ｂ−Ｎｉ）等に代表される硬質の自溶性合金を肉盛材料
としてスクリユー等の部材表面に肉盛溶接することも行
われている。しかし、その肉盛層は、溶接施工時の母材
との融合により希釈されるため、必ずしも予期した程の
効果は得られず、また実使用においては亀裂や剥離を生
じるとそれを起点にして急速に保護層としての機能が失
われてしまうという難点がある。
【０００７】なお、スクリユーやニードルにシリンダ材
料と同じように窒化鋼（その窒化層の表面硬度はＨv 約
１１００と、合金工具鋼からなるスクリユー等の硬さＨ
RC約５８〜６０に比し硬質である）を適用することも考
えられるが、その窒化処理において比較的大きな歪み変
形を生じるので、所定の形状・サイズに仕上げるための
機械加工時に、窒化層（その層厚は約０．３ｍｍ程度と
薄肉である）が切削除去され母材生地の露出した部分が
生じることがあり、また仮に歪み変形が少なく首尾よく
機械加工仕上げが行われた場合でも、実使用過程におい
て、窒化層が硬脆で薄肉の層であることによる剥離・剥
離を生じ易く、安定な使用は期し難い。本発明は上記に
鑑み、従来の部材料である合金工具鋼等と同等ないしそ
れ以上の耐食性を確保しつつ、高度に改良された耐摩耗
性を具備させた成形機構成部材を提供しようとするもの
である。
料と同じように窒化鋼（その窒化層の表面硬度はＨv 約
１１００と、合金工具鋼からなるスクリユー等の硬さＨ
RC約５８〜６０に比し硬質である）を適用することも考
えられるが、その窒化処理において比較的大きな歪み変
形を生じるので、所定の形状・サイズに仕上げるための
機械加工時に、窒化層（その層厚は約０．３ｍｍ程度と
薄肉である）が切削除去され母材生地の露出した部分が
生じることがあり、また仮に歪み変形が少なく首尾よく
機械加工仕上げが行われた場合でも、実使用過程におい
て、窒化層が硬脆で薄肉の層であることによる剥離・剥
離を生じ易く、安定な使用は期し難い。本発明は上記に
鑑み、従来の部材料である合金工具鋼等と同等ないしそ
れ以上の耐食性を確保しつつ、高度に改良された耐摩耗
性を具備させた成形機構成部材を提供しようとするもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のプラスチック成
形機用部材は、少なくとも樹脂と接触する表層部が熱間
静水等方加圧焼結体である焼結合金からなり、焼結合金
は、Ｃ：２〜３．５％，Ｓｉ：０．４％以下，Ｍｎ：
０．４％以下，Ｃｒ：３〜８％（８％を除く），Ｖ：６
〜１２％，Ｗ：５〜１４％，Ｃｏ：７〜１４％，Ｍｏ：
３〜９％，残部実質的にＦｅからなり、マルテンサイト
相もしくはベイナイト相、またはマルテンサイトとベイ
ナイトの混在相からなる基地に、ＭＣ型炭化物であるＶ
の炭化物、Ｗの炭化物、およびＭ ２ Ｃ型炭化物であるＭ
ｏの炭化物が分散析出した組織を有することを特徴とし
ている。
形機用部材は、少なくとも樹脂と接触する表層部が熱間
静水等方加圧焼結体である焼結合金からなり、焼結合金
は、Ｃ：２〜３．５％，Ｓｉ：０．４％以下，Ｍｎ：
０．４％以下，Ｃｒ：３〜８％（８％を除く），Ｖ：６
〜１２％，Ｗ：５〜１４％，Ｃｏ：７〜１４％，Ｍｏ：
３〜９％，残部実質的にＦｅからなり、マルテンサイト
相もしくはベイナイト相、またはマルテンサイトとベイ
ナイトの混在相からなる基地に、ＭＣ型炭化物であるＶ
の炭化物、Ｗの炭化物、およびＭ ２ Ｃ型炭化物であるＭ
ｏの炭化物が分散析出した組織を有することを特徴とし
ている。
【０００９】本発明について、まずその焼結合金の化学
組成の限定理由を説明する。 Ｃ：２〜３．５％ Ｃは、合金基地を固溶強化し、また一部はＶ，Ｗ等と結
合して形成される炭化物の分散強化により合金の硬度を
高める。Ｃ量の下限を２％としたのは、Ｖ，Ｗ等との量
的バランスを図り、硬化作用を十分に発現させるためで
あり、３．５％を上限としたのは、それを越えて増量す
ると、炭化物の過剰生成およびその粗大化により合金の
靱性が損なわれるからである。
組成の限定理由を説明する。 Ｃ：２〜３．５％ Ｃは、合金基地を固溶強化し、また一部はＶ，Ｗ等と結
合して形成される炭化物の分散強化により合金の硬度を
高める。Ｃ量の下限を２％としたのは、Ｖ，Ｗ等との量
的バランスを図り、硬化作用を十分に発現させるためで
あり、３．５％を上限としたのは、それを越えて増量す
ると、炭化物の過剰生成およびその粗大化により合金の
靱性が損なわれるからである。
【００１０】Ｓｉ：０．４％以下 Ｓｉは、合金の焼入れ性を高める効果を有するが、０．
４％を越える含有量とする利益はない。
４％を越える含有量とする利益はない。
【００１１】Ｍｎ：０．４％以下 Ｍｎは、合金の焼入れ性改善効果を有するが、その量は
０．４％までゞ十分である。
０．４％までゞ十分である。
【００１２】Ｃｒ：３〜８％（但し、８％を除く） Ｃｒは、合金の焼入れ性の改善に著効を奏すると共に、
焼もどし軟化抵抗性を高める効果を有する。この効果を
確保するためには少なくとも３％の添加を必要とする。
添加増量により効果を増すが、反面衝撃特性の低下や、
高温での軟化抵抗性の低下をきたすので、８％以下（８
％を除く）とする。
焼もどし軟化抵抗性を高める効果を有する。この効果を
確保するためには少なくとも３％の添加を必要とする。
添加増量により効果を増すが、反面衝撃特性の低下や、
高温での軟化抵抗性の低下をきたすので、８％以下（８
％を除く）とする。
【００１３】Ｖ：６〜１２％ Ｖは、焼もどし処理によりＭＣ型炭化物として基地中に
微細に分散析出して合金を硬化する。この二次硬化現象
による耐摩耗性改善効果は顕著である。また、Ｖは焼も
どし軟化抵抗性を付与する。更にＶは、合金の組織を微
細化し微細化効果により合金の強度・靱性が高められ
る。Ｖの添加による組織の微細化と強度・靱性の改善効
果は６％未満の添加においても得られるが、上記二次硬
化現象による硬質・高耐摩耗性を十分に発現させるため
には６％以上を必要とする。添加増量により効果を増す
が、反面析出炭化物の粗大化による靱性の低下を招き、
また切削加工の困難をきたす。このため、１２％を上限
とする。
微細に分散析出して合金を硬化する。この二次硬化現象
による耐摩耗性改善効果は顕著である。また、Ｖは焼も
どし軟化抵抗性を付与する。更にＶは、合金の組織を微
細化し微細化効果により合金の強度・靱性が高められ
る。Ｖの添加による組織の微細化と強度・靱性の改善効
果は６％未満の添加においても得られるが、上記二次硬
化現象による硬質・高耐摩耗性を十分に発現させるため
には６％以上を必要とする。添加増量により効果を増す
が、反面析出炭化物の粗大化による靱性の低下を招き、
また切削加工の困難をきたす。このため、１２％を上限
とする。
【００１４】Ｗ：５〜１４％ Ｗは、強力な炭化物形成元素であり、焼もどし処理によ
り、前記Ｖと同様に、ＭＣ型炭化物として析出し、顕著
な二次硬化をもたらす。また、焼もどし軟化抵抗性を付
与する。含有量を５％以上としたのは、それに満たない
と、炭化物の析出量が不足し二次硬化による耐摩耗性改
善効果が不十分となるからである。添加量の増加と共に
効果を増すが、多量の添加は炭化物の粗大化と靱性低下
をきたすので、１４％までとする。
り、前記Ｖと同様に、ＭＣ型炭化物として析出し、顕著
な二次硬化をもたらす。また、焼もどし軟化抵抗性を付
与する。含有量を５％以上としたのは、それに満たない
と、炭化物の析出量が不足し二次硬化による耐摩耗性改
善効果が不十分となるからである。添加量の増加と共に
効果を増すが、多量の添加は炭化物の粗大化と靱性低下
をきたすので、１４％までとする。
【００１５】Ｃｏ：７〜１４％ Ｃｏは、焼もどし処理による炭化物の析出、および基地
の二次マルテンサイト化を促進し、合金の強度、耐摩耗
性の向上に寄与する。この効果は７％以上の添加により
現れるが、１４％を越えると、効果はほゞ飽和する。こ
のため、７〜１４％とする。
の二次マルテンサイト化を促進し、合金の強度、耐摩耗
性の向上に寄与する。この効果は７％以上の添加により
現れるが、１４％を越えると、効果はほゞ飽和する。こ
のため、７〜１４％とする。
【００１６】Ｍｏ：３〜９％ Ｍｏは、焼入れ性改善効果を有すると共に、焼もどし処
理により微細なＭ2Ｃ型炭化物として析出し、二次硬化
により合金の硬度を大きく高める。この効果は３％以上
の添加により得られるが、９％をこえて多量に添加して
も効果の増加は少ない。このため３〜９％とする。
理により微細なＭ2Ｃ型炭化物として析出し、二次硬化
により合金の硬度を大きく高める。この効果は３％以上
の添加により得られるが、９％をこえて多量に添加して
も効果の増加は少ない。このため３〜９％とする。
【００１７】本発明の成形機用部材は、所定の化学組成
を有する合金粉末を焼結原料とし、鋼カプセル等を用い
てキヤニングし、脱気密封して熱間静水等方加圧焼結
（ＨＩＰ焼結）を行う工程、焼結処理後、所要形状に機
械加工する工程、ついで焼結合金層の調質熱処理（焼入
れ・焼もどし処理）を行う工程等を経由して製造され
る。
を有する合金粉末を焼結原料とし、鋼カプセル等を用い
てキヤニングし、脱気密封して熱間静水等方加圧焼結
（ＨＩＰ焼結）を行う工程、焼結処理後、所要形状に機
械加工する工程、ついで焼結合金層の調質熱処理（焼入
れ・焼もどし処理）を行う工程等を経由して製造され
る。
【００１８】ＨＩＰ焼結処理は、温度 約９００〜１２
００℃，加圧力 約５００〜１５００ｋｇｆ／ｃｍ2 の
加熱・加圧下に適当時間（例えば２〜５Ｈｒ）保持する
ことにより焼結反応を達成する。
００℃，加圧力 約５００〜１５００ｋｇｆ／ｃｍ2 の
加熱・加圧下に適当時間（例えば２〜５Ｈｒ）保持する
ことにより焼結反応を達成する。
【００１９】焼結合金層の調質熱処理における焼入れ温
度は、約１０５０〜１２５０℃，好ましくは１１００〜
１２００℃である。その焼入れ温度からの冷却は焼結合
金層の亀裂や変形を抑制防止するために、常圧のガスを
冷媒とするガス冷却、または加圧ガス（例えば３〜７ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 ）を冷媒とする強制ガス冷却により行うの
が好ましい。
度は、約１０５０〜１２５０℃，好ましくは１１００〜
１２００℃である。その焼入れ温度からの冷却は焼結合
金層の亀裂や変形を抑制防止するために、常圧のガスを
冷媒とするガス冷却、または加圧ガス（例えば３〜７ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 ）を冷媒とする強制ガス冷却により行うの
が好ましい。
【００２０】焼入れにつづく焼もどし処理は、温度 約
５００〜６００℃，好ましくは５２０〜５８０℃に適当
時間加熱保持したのち、徐冷する操作を１回もしくは複
数回（例えば２〜４回）反復実施することにより好適に
達成される。
５００〜６００℃，好ましくは５２０〜５８０℃に適当
時間加熱保持したのち、徐冷する操作を１回もしくは複
数回（例えば２〜４回）反復実施することにより好適に
達成される。
【００２１】上記焼入れ・焼もどし処理により焼結合金
層はマルテンサイト相もしくはベイナイト相または両相
の混在した硬質の基地にＭＣ型炭化物、Ｍ2Ｃ型炭化物
等が微細に分散した組織を有する硬質の焼結合金とな
る。また、その焼結合金は、高加圧力の均一な作用下で
の焼結反応により形成されているので極めて緻密質であ
り、その高緻密性により良好な靱性を帯有し耐クラツク
性等にもすぐれている。
層はマルテンサイト相もしくはベイナイト相または両相
の混在した硬質の基地にＭＣ型炭化物、Ｍ2Ｃ型炭化物
等が微細に分散した組織を有する硬質の焼結合金とな
る。また、その焼結合金は、高加圧力の均一な作用下で
の焼結反応により形成されているので極めて緻密質であ
り、その高緻密性により良好な靱性を帯有し耐クラツク
性等にもすぐれている。
【００２２】図１は、本発明の成形機用部材の実施例と
して、スクリユーを構成するスクリユーエレメント１０
を示している。１１は、ＨＩＰ焼結体として形成された
焼結合金層であり、１２はスクリユーシヤフト挿通孔１
３を有する内層部材（炭素鋼，Ｃｒ−Ｍｏ合金鋼等の鋼
製部材）である。その焼結合金層１１と内層部材１２と
の積層界面は、焼結合金層１１のＨＩＰ焼結過程で生じ
た拡散接合により強固に結合している。スクリユーエレ
メント１０の内層部材１２のスクリユーシヤフト挿通孔
１３には、スクリユーエレメント１０をシヤフトｓに固
定するためのキー溝（図示は省略）が機械加工により形
成されており、スクリユーシヤフトｓにスクリユーエレ
メント１０の所定本数を嵌装し連接固定することにより
スクリユーに組立てられる。
して、スクリユーを構成するスクリユーエレメント１０
を示している。１１は、ＨＩＰ焼結体として形成された
焼結合金層であり、１２はスクリユーシヤフト挿通孔１
３を有する内層部材（炭素鋼，Ｃｒ−Ｍｏ合金鋼等の鋼
製部材）である。その焼結合金層１１と内層部材１２と
の積層界面は、焼結合金層１１のＨＩＰ焼結過程で生じ
た拡散接合により強固に結合している。スクリユーエレ
メント１０の内層部材１２のスクリユーシヤフト挿通孔
１３には、スクリユーエレメント１０をシヤフトｓに固
定するためのキー溝（図示は省略）が機械加工により形
成されており、スクリユーシヤフトｓにスクリユーエレ
メント１０の所定本数を嵌装し連接固定することにより
スクリユーに組立てられる。
【００２３】なお、スクリユーエレメント１０は、焼結
合金単体のブロツクとして形成することも可能ではある
が、図示のようにシヤフト挿通孔を有する鋼製内層部材
１２との複合体とし、その内層部材１２にキー溝を形成
することとすれば、硬質の焼結合金層１１にキー溝を形
成するよりも、機械加工が容易であるだけでなく、焼結
合金層１１にキー溝を形成した場合に比べてスクリユー
の実使用過程でキー溝のコーナーにクラツクが発生する
危険を回避することができる等の利点がある。
合金単体のブロツクとして形成することも可能ではある
が、図示のようにシヤフト挿通孔を有する鋼製内層部材
１２との複合体とし、その内層部材１２にキー溝を形成
することとすれば、硬質の焼結合金層１１にキー溝を形
成するよりも、機械加工が容易であるだけでなく、焼結
合金層１１にキー溝を形成した場合に比べてスクリユー
の実使用過程でキー溝のコーナーにクラツクが発生する
危険を回避することができる等の利点がある。
【００２４】図２は、スクリユーエレメント１０の他の
例を示している。この例では、内層部材１２として、焼
結合金層１１の外周面に形成されるねじ形状に沿つた凹
凸形状を有するブロツクが使用されている点で図１の例
と異なるが、内層部材１２の軸心にスクリユーシヤフト
挿通孔１３が形成され、その内周面にキー溝を有し、シ
ヤフトｓに嵌装されてスクリユーに組立てられる点はむ
ろん図１のそれと異ならない。
例を示している。この例では、内層部材１２として、焼
結合金層１１の外周面に形成されるねじ形状に沿つた凹
凸形状を有するブロツクが使用されている点で図１の例
と異なるが、内層部材１２の軸心にスクリユーシヤフト
挿通孔１３が形成され、その内周面にキー溝を有し、シ
ヤフトｓに嵌装されてスクリユーに組立てられる点はむ
ろん図１のそれと異ならない。
【００２５】図３は、本発明をシリンダに適用した例を
示している。２２は外層部材であり、その内側面に、Ｈ
ＩＰ焼結による焼結合金層２１がライニング層として積
層形成されている。外層部材２２は、適宜鋼種（例え
ば、Ｃｒ−Ｍｏ鋼等の合金鋼、Ｓ４５Ｃ等の炭素鋼等）
からなる円筒体である。図のシリンダは２軸型シリンダ
で、焼結合金層２１は、２つの円弧が略８字型に交叉し
た２つの中空孔を形成しているが、真円形状の単軸型シ
リンダにも同様に適用されることは言うまでもない。
示している。２２は外層部材であり、その内側面に、Ｈ
ＩＰ焼結による焼結合金層２１がライニング層として積
層形成されている。外層部材２２は、適宜鋼種（例え
ば、Ｃｒ−Ｍｏ鋼等の合金鋼、Ｓ４５Ｃ等の炭素鋼等）
からなる円筒体である。図のシリンダは２軸型シリンダ
で、焼結合金層２１は、２つの円弧が略８字型に交叉し
た２つの中空孔を形成しているが、真円形状の単軸型シ
リンダにも同様に適用されることは言うまでもない。
【００２６】
【実施例】（Ｉ）供試材 合金粉末を、二重円筒形状の鋼カプセルに充填し、脱気
密封（１０−５Torr）してＨＩＰ焼結（加圧力：１２０
０ｋｆｇ／ｃｍ２，温度：１１００℃，保持時間：２Ｈ
ｒ）に付し、焼結処理後、機械加工によりカプセル材を
除去して、焼結合金からなる円管状供試材（外径：３０
ｍｍ，肉厚：３ｍｍ，長さ：２５ｍｍ）を得た。調質熱
処理（機械加工でカプセル材を除去した後に実施）は、
温度１１５０℃からガス冷却する焼入れ、および５５０
℃に加熱保持（8Hr）後、徐冷する焼もどし処理（１
回）を施した。比較例として、スクリュー等の代表的な
従来材であるＳＫＤ１１合金工具鋼からなる円管状供試
材、シリンダ等の代表的従来材であるＳＡＣＭ６４５窒
化鋼からなる円管状供試材および「コルモロイ」合金相
当のＮｉ基合金からなる円管状供試材を用意した。供試
材サイズは上記と同じである。
密封（１０−５Torr）してＨＩＰ焼結（加圧力：１２０
０ｋｆｇ／ｃｍ２，温度：１１００℃，保持時間：２Ｈ
ｒ）に付し、焼結処理後、機械加工によりカプセル材を
除去して、焼結合金からなる円管状供試材（外径：３０
ｍｍ，肉厚：３ｍｍ，長さ：２５ｍｍ）を得た。調質熱
処理（機械加工でカプセル材を除去した後に実施）は、
温度１１５０℃からガス冷却する焼入れ、および５５０
℃に加熱保持（8Hr）後、徐冷する焼もどし処理（１
回）を施した。比較例として、スクリュー等の代表的な
従来材であるＳＫＤ１１合金工具鋼からなる円管状供試
材、シリンダ等の代表的従来材であるＳＡＣＭ６４５窒
化鋼からなる円管状供試材および「コルモロイ」合金相
当のＮｉ基合金からなる円管状供試材を用意した。供試
材サイズは上記と同じである。
【００２７】（ＩＩ）摩耗試験 樹脂製円盤（ナイロン６６樹脂にフエライト磁粉末３０
重量％が混練された樹脂磁石用組成物の射出成形品）を
相手材とし、供試材の端面を、回転する円盤表面に押し
付け、摩擦による摩耗減量（ｍｇ）を測定。 押付け荷重：１０ｋｇｆ／ｃｍ2 摩擦速度 ：１３２ｍｍ／秒 摩擦時間 ：２Ｈｒ
重量％が混練された樹脂磁石用組成物の射出成形品）を
相手材とし、供試材の端面を、回転する円盤表面に押し
付け、摩擦による摩耗減量（ｍｇ）を測定。 押付け荷重：１０ｋｇｆ／ｃｍ2 摩擦速度 ：１３２ｍｍ／秒 摩擦時間 ：２Ｈｒ
【００２８】（ＩＩＩ）腐食試験 試験ａ（非酸化性酸腐食） １０％塩酸水溶液（液温：５０℃）に供試材から切出し
た試験片を懸吊浸漬し、腐食による減量を測定（試験時
間：２４Ｈｒ） 試験ｂ（酸化性酸腐食） １０％硝酸水溶液（液温：５０℃）に供試材から切出し
た試験片を懸吊浸漬し、腐食による減量を測定（試験時
間：２４時間）
た試験片を懸吊浸漬し、腐食による減量を測定（試験時
間：２４Ｈｒ） 試験ｂ（酸化性酸腐食） １０％硝酸水溶液（液温：５０℃）に供試材から切出し
た試験片を懸吊浸漬し、腐食による減量を測定（試験時
間：２４時間）
【００２９】表１に、各供試材の化学組成と試験結果を
示す。表中、Ｎo.１〜３は、焼結合金からなる発明例、
Ｎo.１１〜Ｎo.１３は比較例（Ｎo.１１：ＳＫＤ１１合
金工具鋼，Ｎo.１２：ＳＡＣＭ６４５窒化鋼，Ｎo.１
３：「コルモロイ」相当Ｎｉ基合金）である。「腐食減
量」欄の数値は、供試材Ｎo.１１（ＳＫＤ合金工具鋼）
の腐食減量を１とする比を示している。なお、図４は、
Ｎo.１（発明例）と、Ｎo.１１（ＳＫＤ合金工具鋼）、
Ｎo.１２（ＳＡＣＭ６４５窒化鋼）、およびＮo.１３
（「コルモロイ」相当Ｎｉ基合金）について、摩耗試験
による摩耗減量を、相手材（樹脂円盤）の摩耗減量と併
せて示したグラフである。
示す。表中、Ｎo.１〜３は、焼結合金からなる発明例、
Ｎo.１１〜Ｎo.１３は比較例（Ｎo.１１：ＳＫＤ１１合
金工具鋼，Ｎo.１２：ＳＡＣＭ６４５窒化鋼，Ｎo.１
３：「コルモロイ」相当Ｎｉ基合金）である。「腐食減
量」欄の数値は、供試材Ｎo.１１（ＳＫＤ合金工具鋼）
の腐食減量を１とする比を示している。なお、図４は、
Ｎo.１（発明例）と、Ｎo.１１（ＳＫＤ合金工具鋼）、
Ｎo.１２（ＳＡＣＭ６４５窒化鋼）、およびＮo.１３
（「コルモロイ」相当Ｎｉ基合金）について、摩耗試験
による摩耗減量を、相手材（樹脂円盤）の摩耗減量と併
せて示したグラフである。
【００３０】
【表１】
【００３１】上記試験結果から、発明例（Ｎo.１〜３）
は、従来材である合金工具鋼（Ｎo.１１）や、窒化鋼
（Ｎo.１２，その表面硬度は、合金工具鋼Ｎo.１１より
高いが、摩損により窒化層が消失して母材が現れたゝ
め、摩耗減量はＮo.１１よりも多くなつている）に比し
格段にすぐれた摩耗抵抗性を有しており、従来材との差
異は歴然である。また、その摩耗抵抗性はライニング材
として使用されている「コルモロイ」相当Ｎｉ基合金
（Ｎo.１３）と比べても明らかに優れている。しかも、
図４に示したように、発明例（Ｎo.１）では、相手材
（樹脂円盤）の摩耗量も著しく少ない。このことは、そ
の焼結合金が樹脂に対する良好なマツチング性を有して
いることを示唆している。また、発明例Ｎo.１〜３の腐
食減量は、従来材である合金工具鋼（Ｎo.１１）のそれ
と同等であり、成形機部材として必要な耐食性をも十分
に備えていることがわかる。
は、従来材である合金工具鋼（Ｎo.１１）や、窒化鋼
（Ｎo.１２，その表面硬度は、合金工具鋼Ｎo.１１より
高いが、摩損により窒化層が消失して母材が現れたゝ
め、摩耗減量はＮo.１１よりも多くなつている）に比し
格段にすぐれた摩耗抵抗性を有しており、従来材との差
異は歴然である。また、その摩耗抵抗性はライニング材
として使用されている「コルモロイ」相当Ｎｉ基合金
（Ｎo.１３）と比べても明らかに優れている。しかも、
図４に示したように、発明例（Ｎo.１）では、相手材
（樹脂円盤）の摩耗量も著しく少ない。このことは、そ
の焼結合金が樹脂に対する良好なマツチング性を有して
いることを示唆している。また、発明例Ｎo.１〜３の腐
食減量は、従来材である合金工具鋼（Ｎo.１１）のそれ
と同等であり、成形機部材として必要な耐食性をも十分
に備えていることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】本発明をプラスチツク成形機の構成部材
に適用することにより、部材の耐摩耗性が強化され、摩
耗損傷の減少、耐用寿命の向上、メンテナンス軽減等の
効果が得られる。その耐摩耗性改善効果は大きく、繊維
強化プラスチツクや樹脂磁石等のように樹脂中に硬質物
質が混練された摩耗条件の厳しいプラスチツク成形を行
う成形機の構成材料として好適である。本発明は、スク
リユー，ニードル，シリンダ等の各部材に任意に適用さ
れるが、他種材料からなる部材と組合せて成形機を構成
することにより得られる効果も大であり、例えば摩耗の
比較的緩慢なシリンダは従来の窒化鋼製シリンダのまゝ
とし、摩耗の進行が速いスクリユーに本発明を適用する
ことにより、成形機を構成する各部材間の耐摩耗性のバ
ランスが改善され、またスクリユーの取替のための操業
中断頻度の減少、長期に亘る連続操業等が可能となり、
そのメンテナンスの軽減、操業効率の向上等の効果が得
られる。
に適用することにより、部材の耐摩耗性が強化され、摩
耗損傷の減少、耐用寿命の向上、メンテナンス軽減等の
効果が得られる。その耐摩耗性改善効果は大きく、繊維
強化プラスチツクや樹脂磁石等のように樹脂中に硬質物
質が混練された摩耗条件の厳しいプラスチツク成形を行
う成形機の構成材料として好適である。本発明は、スク
リユー，ニードル，シリンダ等の各部材に任意に適用さ
れるが、他種材料からなる部材と組合せて成形機を構成
することにより得られる効果も大であり、例えば摩耗の
比較的緩慢なシリンダは従来の窒化鋼製シリンダのまゝ
とし、摩耗の進行が速いスクリユーに本発明を適用する
ことにより、成形機を構成する各部材間の耐摩耗性のバ
ランスが改善され、またスクリユーの取替のための操業
中断頻度の減少、長期に亘る連続操業等が可能となり、
そのメンテナンスの軽減、操業効率の向上等の効果が得
られる。
【図１】本発明の成形機構成部材の例を示す軸方向断面
図である。
図である。
【図２】本発明の成形機構成部材の例を示す軸方向断面
図である。
図である。
【図３】本発明の成形機構成部材の例を示す径方向断面
図である。
図である。
【図４】摩耗試験による摩耗減量を示すグラフである。
１０：スクリユーエレメント，２０：シリンダ，１１，
２１：焼結合金層，１２：内層部材，２２：外層部材
２１：焼結合金層，１２：内層部材，２２：外層部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 秀雄 兵庫県尼崎市西向島町64番地 株式会社 クボタ 尼崎工場内 (72)発明者 船越 淳 兵庫県尼崎市西向島町64番地 株式会社 クボタ 尼崎工場内 (56)参考文献 特開 平３−47609（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−297510（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−252704（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−75653（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 304 B22F 5/00 B22F 7/08 B29C 47/08 C22C 38/36
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも樹脂と接触する表層部が熱間
静水等方加圧焼結体である焼結合金からなり、焼結合金
は、Ｃ：２〜３．５％，Ｓｉ：０．４％以下，Ｍｎ：
０．４％以下，Ｃｒ：３〜８％（８％を除く），Ｖ：６
〜１２％，Ｗ：５〜１４％，Ｃｏ：７〜１４％，Ｍｏ：
３〜９％，残部実質的にＦｅからなり、マルテンサイト
相もしくはベイナイト相、またはマルテンサイトとベイ
ナイトの混在相からなる基地に、ＭＣ型炭化物であるＶ
の炭化物、Ｗの炭化物、およびＭ ２ Ｃ型炭化物であるＭ
ｏの炭化物が分散析出した組織を有することを特徴とす
る耐摩耗性にすぐれたプラスチック成形機用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30690891A JP3357953B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 耐摩耗性にすぐれたプラスチツク成形機用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30690891A JP3357953B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 耐摩耗性にすぐれたプラスチツク成形機用部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05117820A JPH05117820A (ja) | 1993-05-14 |
| JP3357953B2 true JP3357953B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=17962722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30690891A Expired - Lifetime JP3357953B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 耐摩耗性にすぐれたプラスチツク成形機用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3357953B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5121276B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2013-01-16 | 株式会社クボタ | 高速度鋼系合金複合製品 |
| JPWO2022210221A1 (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 |
-
1991
- 1991-10-25 JP JP30690891A patent/JP3357953B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05117820A (ja) | 1993-05-14 |
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