JP3369993B2 - Injection molding method for metal members - Google Patents

Injection molding method for metal members

Info

Publication number
JP3369993B2
JP3369993B2 JP37068698A JP37068698A JP3369993B2 JP 3369993 B2 JP3369993 B2 JP 3369993B2 JP 37068698 A JP37068698 A JP 37068698A JP 37068698 A JP37068698 A JP 37068698A JP 3369993 B2 JP3369993 B2 JP 3369993B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molten metal
injection
injection molding
solid phase
molding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP37068698A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000197955A (en
Inventor
和夫 坂本
幸男 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP37068698A priority Critical patent/JP3369993B2/en
Publication of JP2000197955A publication Critical patent/JP2000197955A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3369993B2 publication Critical patent/JP3369993B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、軽金属等の金属
溶湯をその融点未満の半溶融状態で射出ノズルから成形
型の成形キャビティ内に射出充填して成形品を得る金属
部材の射出成形方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for injection molding a metal member, in which a molten metal such as a light metal is injected in a semi-molten state below its melting point from an injection nozzle into a molding cavity of a molding die to obtain a molded product. .

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、マグネシウム(以下、適宜、そ
の元素記号Mgで表示する。)及びその合金あるいはア
ルミニウム(以下、適宜、その元素記号Alで表示す
る。)及びその合金などの軽金属を材料とした金属部材
の製造方法として、金属溶湯を(基本的にはその融点未
満の)半溶融状態で射出ノズルから成形型の成形キャビ
ティ内に射出充填して成形品を得るようにした、いわゆ
る半溶融射出成形方法は、従来、公知である(例えば、
特公平2−15620号公報参照)。
2. Description of the Related Art For example, light metals such as magnesium (hereinafter appropriately referred to as its element symbol Mg) and its alloys or aluminum (hereinafter appropriately referred to as its element symbol Al) and its alloys are used as materials. As a method for producing a metal member, a so-called semi-molten metal is obtained by injection-filling a molten metal in a semi-molten state (basically below its melting point) from an injection nozzle into a molding cavity of a molding die. Injection molding methods are conventionally known (for example,
(See Japanese Patent Publication No. 15620/1990).

【0003】この半溶融射出成形法は、例えばダイキャ
スト法などの鋳造法に比べた場合、作業環境面では比較
的クリーン(清浄)で安全性もより高く、また、品質面
においても高精度で均質な軽金属成形品を得ることがで
きるプロセスとして知られている。また、溶湯温度(以
下、完全に溶融した状態ではなく半溶融状態のものであ
っても「溶湯」と称する。)が低いので、所謂「バリ」
が出にくく高速および/または高圧での射出にも適して
おり、生産性の向上を図る上でも有利である。
This semi-molten injection molding method is relatively clean in terms of working environment and safer than the casting method such as die casting method, and is highly accurate in terms of quality. It is known as a process capable of obtaining a homogeneous light metal molded product. Further, since the molten metal temperature (hereinafter, referred to as “molten metal” even in a semi-molten state, not in a completely molten state) is so-called “burr”.
It is also suitable for injection at high speed and / or high pressure, and is advantageous in improving productivity.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記半溶融
射出成形法の場合、例えば所謂コールドチャンバ式のダ
イキャスト法と比較して、上述のように溶湯温度が低
く、また、溶湯を成形型内に供給する供給部分(射出ノ
ズル)についても、通常、その先端部を絞って内径が小
さくなるように設定されている。このため、成形キャビ
ティの容積が大きくなるほど、その全体にわたって均一
に溶湯を充填することが難しくなり、特に、一定以上の
大型の成形品を製造する場合には一般に不利である。
However, in the case of the above-mentioned semi-molten injection molding method, the temperature of the molten metal is lower as described above and the molten metal is kept in the molding die as compared with the so-called cold chamber type die casting method. As for the supply portion (injection nozzle) for supplying to (1), the inner diameter is usually set smaller by narrowing the tip end portion. Therefore, as the volume of the molding cavity increases, it becomes more difficult to uniformly fill the molten metal throughout the cavity, which is generally disadvantageous when a large-sized molded article having a certain size or more is manufactured.

【0005】尚、本明細書中において、(一定以上の)
「大型の成形品」とは、「その成形品の投影図に外接す
る円の直径(D)が最大値(Da)になるように投影し
たときの当該最大値(Da)が300[mm](ミリメ
ートル)以上であるもの」を指称するものとする。成形
品のサイズがこれよりも小さい場合には、成形機のシリ
ンダ温度や成形型の温度(型温)などの温度条件および
射出圧力や射出速度等の射出条件などを適宜調整するこ
とにより、成形キャビティ全体にわたって溶湯を均一に
射出充填して健全な成形品(つまり、欠陥が少なく所定
の機械的性質を備えた高品質の成形品)を得ることは比
較的容易であるが、成形品のサイズが上記の程度以上の
場合には、温度条件や射出条件などの調整だけでは、健
全な成形品を安定して得ることは一般に難しい。
In the present specification, (above a certain level)
"Large-sized molded product" means "the maximum value (Da) when projected so that the diameter (D) of the circle circumscribing the projection of the molded product becomes the maximum value (Da) is 300 [mm]. (Mm) or more ”. If the size of the molded product is smaller than this, adjust the temperature conditions such as the cylinder temperature of the molding machine and the mold temperature (mold temperature), and the injection conditions such as injection pressure and injection speed. It is relatively easy to uniformly inject the molten metal over the entire cavity to obtain a sound molded product (that is, a high-quality molded product with few defects and predetermined mechanical properties), but the size of the molded product If the above is above the above range, it is generally difficult to stably obtain a sound molded product only by adjusting the temperature condition and the injection condition.

【0006】また、半溶融射出成形法の場合、射出ノズ
ルから型内への1回(1ショット)の射出が終って次回
(次ショット)の射出が行われるまでの間に、射出ノズ
ルの溶湯供給経路内の金属溶湯が冷やされてノズル先端
側に凝固部分(所謂、コールドプラグ)や固相率の高い
高固相部分が生じる。そして、次ショットの射出時に、
このコールドプラグや高固相部分が含まれた状態で金属
溶湯の射出充填が行われると、成形品の材料組織中に局
部的な不均一部分(つまり、固相率が周囲の部分に比し
て一定以上高い部分)が含まれることとなり、その機械
的特性が大きく損なわれるという問題がある。
Further, in the case of the semi-melt injection molding method, the melt of the injection nozzle is melted after one injection (one shot) from the injection nozzle to the next (next shot) injection. The molten metal in the supply path is cooled, and a solidified portion (so-called cold plug) or a high solid phase portion having a high solid phase ratio is generated on the nozzle tip side. And at the shot of the next shot,
If the molten metal is injected and filled with the cold plug and the high solid phase portion included, a locally non-uniform portion (that is, the solid fraction is higher than the surrounding portion) in the material structure of the molded product. Therefore, there is a problem in that the mechanical properties are greatly impaired.

【0007】尚、本明細書において、「固相」とは「金
属溶湯が半溶融状態である場合において溶融されずに固
体状態を維持している部分」を言い、また、「液相」と
は「完全に溶融されて液体状態となっている部分」を言
う。上記「固相」は、射出後の成形品の凝固組織を観察
することにより、「半溶融の金属溶湯状態で溶融されず
に固体状態を維持していた部分」として、「半溶融の金
属溶湯状態で完全に溶融されて液体状態となっていた」
液相部分とは、容易に識別することができる。成形品に
ついて「固相」という場合は、「半溶融の金属溶湯状態
で溶融されずに固体状態を維持していた(固相であっ
た)部分」を言う。また、本明細書において、「固相
率」とは、「半溶融状態の金属溶湯において溶湯全体
(固相+液相)に対する固相の割合」を言い、射出後の
成形品の凝固組織を観察することにより、観察領域全体
に対する「固相」であった部分の割合(面積比率)とし
て、数値的に求めることができる。
In the present specification, the term "solid phase" means "a portion where the molten metal is in a semi-molten state and remains in a solid state without being melted", and is also referred to as "liquid phase". Means "a part that is completely melted into a liquid state". By observing the solidification structure of the molded product after injection, the above "solid phase" is defined as "a part that remains in a solid state without being melted in a semi-molten metal melt state", It was completely melted into a liquid state. ''
The liquid phase portion can be easily identified. When the term "solid phase" is used for a molded article, it means "a portion that was in a semi-molten molten metal state but was not melted but remained in a solid state (was a solid phase)". In the present specification, the term "solid phase ratio" refers to "a ratio of the solid phase to the entire molten metal (solid phase + liquid phase) in the metal melt in a semi-molten state", which is a solidification structure of a molded product after injection. By observing, the ratio (area ratio) of the portion that was the “solid phase” to the entire observation region can be numerically obtained.

【0008】更に、本明細書において、射出されるべき
原料の金属溶湯について「半溶融状態」とは、基本的に
は、「固体状態の原料(固相)と溶融して液体状態とな
った原料(液相)とが共存している状態」を言い、通
常、原料をその融点未満に加熱することによって得られ
る状態である。但し、溶湯の温度が実質的にその融点も
しくは融点直上で、固相率が実質的に0(零)%に等し
い場合も、この「半溶融状態」に含まれるものとする。
尚、金属溶湯自体がこのような実質的に固相率0%の場
合でも、現実の射出成形工程を考えれば、上述のよう
に、射出ノズルの溶湯供給経路内には所謂コールドプラ
グや固相率の高い高固相部分が生じるので、実際に成形
キャビティ内に射出される溶湯には、不可避的に固相部
分が含まれることになる。
Further, in the present specification, the "semi-molten state" of the molten metal as the raw material to be injected is basically "melted with the solid state raw material (solid phase) to become a liquid state". A state in which the raw material (liquid phase) coexists ", and is usually a state obtained by heating the raw material below its melting point. However, the case where the temperature of the molten metal is substantially the melting point or just above the melting point and the solid fraction is substantially equal to 0 (zero)% is also included in this “semi-molten state”.
Even when the molten metal itself has such a solid phase ratio of substantially 0%, considering the actual injection molding process, as described above, a so-called cold plug or solid phase is provided in the molten metal supply path of the injection nozzle. Since a high solid phase portion with a high rate is generated, the molten metal actually injected into the molding cavity inevitably contains the solid phase portion.

【0009】このため、例えば、特開平9−38758
号公報に示されているように、成形型の射出ノズルに対
向する部位に凹部(所謂、プラグキャッチャ)を設けて
おき、射出ノズルから成形型内に金属溶湯を射出する際
には、主として射出ノズルの先端側に存在するコールド
プラグや高固相部分が上記プラグキャッチャ内に捕捉さ
れ収納されるようにすることにより、次ショットの成形
品中に上記コールドプラグや高固相部分の混入による材
料組織上の局部的な不均一が生じることを防止すること
が考えられる。しかしながら、この場合でも、コールド
プラグ及び/又は高固相部分の混入防止効果は、上記プ
ラグキャッチャのサイズ等をどのように設定するかよっ
て大きな差が生じる。
Therefore, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-38758
As disclosed in Japanese Patent Publication No. JP-A-2003-242242, a recess (so-called plug catcher) is provided in a portion of the mold facing the injection nozzle, and when the molten metal is injected from the injection nozzle into the mold, the injection is mainly performed. By allowing the cold plug and high solid phase portion existing on the tip side of the nozzle to be captured and stored in the plug catcher, the material obtained by mixing the cold plug and high solid phase portion in the molded product of the next shot It is considered to prevent the occurrence of local nonuniformity in the organization. However, even in this case, the effect of preventing the inclusion of the cold plug and / or the high solid phase portion greatly differs depending on how the size of the plug catcher is set.

【0010】更に、成形品が周囲の部位よりも肉厚が大
きい厚肉部を有している場合、この部分的に体積が大き
い厚肉部では、金属溶湯の凝固時に所謂「引け」が生じ
易く、このため、得られた成形品に引け巣の欠陥が生じ
易いという問題がある。
Further, when the molded product has a thick portion having a larger thickness than the surrounding portion, a so-called "shrinkage" occurs at the solidification of the molten metal in the thick portion having a partially large volume. Therefore, there is a problem that a shrinkage cavity defect is likely to occur in the obtained molded product.

【0011】ところで、半溶融射出成形法では、良好な
射出成形を行い健全な成形品を得る上で、金属溶湯の流
動性を確保することが非常に重要である。特に、一定以
上の「大型の成形品」を射出成形する場合には、上述の
ように、成形キャビティ全体にわたって金属溶湯を均一
に射出充填することが難しいので、溶湯の流動性の良し
悪しは成形品の品質に直接的な影響を及ぼすことにな
る。
By the way, in the semi-molten injection molding method, it is very important to secure the fluidity of the molten metal in order to perform good injection molding and obtain a sound molded product. In particular, when injection-molding a "large-sized molded product" of a certain size or more, it is difficult to uniformly inject and fill the molten metal throughout the molding cavity as described above. It will directly affect the quality of the product.

【0012】この金属溶湯の流動性は例えば成形型の温
度(型温)を上げることによって高めることができるの
であるが、型温の調整のみによって溶湯の流動性を確保
しても良好な成形品を得ることは一般に難しい。すなわ
ち、型温の上昇によって金属溶湯の流動性確保を図った
場合には、一般に溶湯の凝固にそれだけ長く時間が掛か
るので成形サイクルタイムが長くなるという生産効率上
の問題があり、更に、型温を上げ過ぎた場合には、「バ
リ」が多くなる、あるいは成形型の型合わせ面から溶湯
が漏れ易くなる、などの不具合を招来する惧れもある。
The fluidity of the molten metal can be increased, for example, by raising the temperature of the molding die (mold temperature). However, even if the fluidity of the molten metal is secured only by adjusting the mold temperature, a good molded product can be obtained. It's generally hard to get. In other words, when the fluidity of the molten metal is secured by increasing the mold temperature, there is a problem in production efficiency that the solidification of the molten metal generally takes a longer time, resulting in a longer molding cycle time. If the temperature is raised too high, "burrs" may increase, or the molten metal may easily leak from the mating surface of the molding die.

【0013】半溶融状態の金属溶湯の流動性にはその溶
湯の固相率が大きな影響を及ぼすものと考えられる。こ
の固相率は、上述の定義から明らかなように、射出成形
機のシリンダ温度および/または金型温度などの温度条
件を含めて種々の射出成形条件が織り込まれた結果とし
て得られるものであるので、この固相率の大小で金属溶
湯の流動性の良否を評価することができれば、非常に簡
潔で実用性の高い指標が得られることになる。そして、
かかる指標を用いて好適な条件範囲を設定することによ
り、型温を過度に上げることなく好適な射出成形条件下
で、所要の溶湯流動性を確実に得ることが可能になる。
It is considered that the solid fraction of the molten metal has a great effect on the fluidity of the molten metal in the semi-molten state. As is clear from the above definition, this solid phase ratio is obtained as a result of incorporating various injection molding conditions including temperature conditions such as the cylinder temperature and / or the mold temperature of the injection molding machine. Therefore, if the flowability of the molten metal can be evaluated based on the magnitude of the solid phase ratio, a very simple and highly practical index can be obtained. And
By setting a suitable condition range using such an index, it becomes possible to reliably obtain the required melt fluidity under suitable injection molding conditions without raising the mold temperature excessively.

【0014】しかしながら、実際には、固相率のみと流
動長との関係を調べると、図14のグラフに示すよう
に、固相率を変化(約2〜45[%]の間で変化)させ
た場合の流動長[m](メートル)の変化は極めて不規
則であり、両者の間に有為な相関関係は認められなかっ
た。
However, actually, when the relationship between only the solid phase ratio and the flow length is examined, the solid phase ratio changes (changes between about 2 to 45 [%]) as shown in the graph of FIG. The change of the flow length [m] (meter) in the case of making it is extremely irregular, and no significant correlation was observed between the two.

【0015】この発明は、半溶融射出成形法により金属
部材を成形する際の上記諸問題に鑑みてなされたもの
で、型温を過度に上げることなく好適な射出成形条件下
で所要の溶湯流動性を確実に得ることができ、また成形
品中へのコールドプラグ及び/又は高固相部分の混入を
より効果的に防止でき、更には厚肉部での引け巣の発生
を有効に防止できるようにすることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems in molding a metal member by a semi-molten injection molding method, and the required molten metal flow under suitable injection molding conditions without excessively raising the mold temperature. Of the cold plug and / or the high solid phase portion can be more effectively prevented from being mixed into the molded product, and the occurrence of shrinkage cavities in the thick wall portion can be effectively prevented. The purpose is to do so.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本願発明者は、上記の技
術的課題に鑑みて鋭意研究を積み重ねた結果、半溶融状
態の金属溶湯の固相率だけでなく平均固相径をも考慮
し、両者を組み合わせた指標とする(具体的には両者掛
け合わせた「積」を指標とする)ことにより、この指標
と金属溶湯の流動性(流動長)との間に高い相関関係が
得られること、また、上記プラグキャッチャの深さと直
径の設定を工夫することにより、成形品中へのコールド
プラグ及び/又は高固相部分の混入防止について高い効
果がより確実に得られることを見出した。
The inventor of the present invention has conducted extensive studies in view of the above technical problems, and as a result, considers not only the solid fraction of the metal melt in the semi-molten state but also the average solid diameter. , By using an index that is a combination of both (specifically, the “product” that is the product of the two is used as an index), a high correlation can be obtained between this index and the fluidity (flow length) of the molten metal. It has also been found that by devising the setting of the depth and diameter of the plug catcher, a high effect can be obtained more reliably in preventing the cold plug and / or the high solid phase portion from being mixed into the molded product.

【0017】尚、本明細書において、「平均固相径」と
は、「半溶融状態の金属溶湯において溶融されずに固体
状態を維持している部分の等価円の直径の平均値」を言
う。この「平均固相径」は、射出後の成形品の凝固組織
を観察することにより、「半溶融の金属溶湯状態で溶融
されずに固体状態を維持していた部分の等価円の直径の
平均値」として計測することができる。
In the present specification, the term "average solid phase diameter" means "the average diameter of the equivalent circle of the portion of the molten metal which is in a semi-molten state and is maintained in the solid state without being melted". . By observing the solidification structure of the molded product after injection, this "average solid-phase diameter" is "the average diameter of the equivalent circles of the part that was maintained in the solid state without being melted in the semi-molten metal melt state. It can be measured as "value".

【0018】そこで、本願の請求項1の発明(以下、第
1の発明という)に係る金属部材の射出成形方法は、金
属溶湯を半溶融状態で射出ノズルから成形型の成形キャ
ビティ内に射出充填して成形品を得るようにした金属部
材の射出成形方法であって、上記成形品は、その投影図
に外接する円の直径(D)が最大値(Da)になるよう
に投影したときの当該最大値(Da)が300[mm]
(ミリメートル)以上のものであり、上記半溶融状態の
金属溶湯の固相率(Fs[%])と平均固相径(ds[μ
m])の積(Fs×ds)が4000以下となるように設
定して射出成形を行うことを特徴としたものである。
Therefore, in the injection molding method for a metal member according to the invention of claim 1 (hereinafter referred to as the first invention) of the present application, the molten metal is injected and filled from the injection nozzle into the molding cavity of the molding die in a semi-molten state. In the injection molding method of a metal member, a molded product is obtained by projecting so that the diameter (D) of the circle circumscribing the projection becomes the maximum value (Da). The maximum value (Da) is 300 [mm]
(Mm) or more, and the solid phase ratio (Fs [%]) and the average solid phase diameter (ds [μ
m]) is set so that the product (Fs × ds) is 4000 or less, and injection molding is performed.

【0019】ここに、上記固相率Fsと平均固相径dsの
積(Fs×ds)の上限値を4000としたのは、両者の
積(Fs×ds)がこの値を下回ると、金属溶湯の流動性
の低下の程度が大きくなり、所要の流動性を安定して確
保することが難しくなるからである。また、上記外接円
の最大値Daの下限値を300[mm]としたのは、最
大値Daがこの値未満の場合(すなわち、本願で言う
「大型の成形品」に該当しない場合)には、成形機のシ
リンダ温度や成形型の温度(型温)などの温度条件およ
び射出圧力や射出速度等の射出条件などを適宜調整する
ことにより、成形キャビティ全体にわたって溶湯を均一
に射出充填して健全な成形品(つまり、欠陥が少なく所
定の機械的性質を備えた高品質の成形品)を得ることは
比較的容易であるが、成形品の上記外接円の最大値Da
が300[mm]以上の場合(すなわち、本願で言う
「大型の成形品」に該当する場合)には、温度条件や射
出条件などの調整だけでは健全な成形品を安定して得る
ことが一般に難しいことによる。
Here, the upper limit of the product (Fs × ds) of the solid phase fraction Fs and the average solid phase diameter ds is set to 4000 because when the product (Fs × ds) of both falls below this value, the metal This is because the degree of decrease in the fluidity of the molten metal increases and it becomes difficult to stably secure the required fluidity. Further, the lower limit of the maximum value Da of the circumscribed circle is set to 300 [mm] when the maximum value Da is less than this value (that is, when it does not correspond to the “large molded product” in the present application). By adjusting the temperature conditions such as the cylinder temperature of the molding machine and the temperature of the molding die (mold temperature) and the injection conditions such as the injection pressure and the injection speed, it is possible to uniformly inject and fill the molten metal over the entire molding cavity for soundness. It is relatively easy to obtain a good molded product (that is, a high quality molded product with few defects and predetermined mechanical properties), but the maximum value Da of the circumscribed circle of the molded product is Da.
When the value is 300 [mm] or more (that is, when it corresponds to the “large-sized molded product” referred to in the present application), it is generally possible to stably obtain a healthy molded product only by adjusting the temperature conditions and injection conditions. It's difficult.

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】また、本願の請求項2に係る発明(以下、
第2の発明という)は、上記第1の発明において、上記
成形型の射出ノズルに対向する部位に所定の直径(φ)
及び深さ(h)を有する凹部を形成し、この凹部の深さ
(h)の直径(φ)に対する比(h/φ)が0.5以上
となるように設定して射出成形を行うことを特徴とした
ものである。
The invention according to claim 2 of the present application (hereinafter,
According to a second invention), in the first invention, a predetermined diameter (φ) is provided in a portion of the molding die facing the injection nozzle.
And a recess having a depth (h) is formed, and injection molding is performed by setting the ratio (h / φ) of the depth (h) of the recess to the diameter (φ) to be 0.5 or more. It is characterized by.

【0023】ここに、上記凹部(すなわち、所謂プラグ
キャッチャ)の深さhの直径φに対する比(h/φ)の
下限値を0.5としたのは、この比(h/φ)の値が0.
5未満の範囲では、コールドプラグ及び/又は高固相部
分をプラグキャッチャで有効に捕捉・収納できず、これ
らの混入によって成形品中に固相率が他に比べて特に高
い材料組織上の不均一部分が生じるからである。
Here, the lower limit of the ratio (h / φ) of the depth h of the recess (that is, the so-called plug catcher) to the diameter φ is set to 0.5 because the value of this ratio (h / φ). Is 0.
If the range is less than 5, the cold plug and / or the high solid phase portion cannot be effectively captured / stored by the plug catcher, and due to these inclusions, the solid phase ratio in the molded product is particularly high compared with other materials, and the structural defects of the material are not high. This is because a uniform portion is generated.

【0024】更に、本願の請求項3に係る発明(以下、
第3の発明という)は、上記第1又は第2の発明におい
て、上記成形品が周囲の部位よりも肉厚が大きい厚肉部
を有するとともに、上記成形キャビティには上記厚肉部
に対応する厚肉成形部が設けられており、上記金属溶湯
を成形キャビティ内に射出充填した後、金属溶湯の凝固
前に、上記厚肉成形部を部分的に加圧することを特徴と
したものである。
The invention according to claim 3 of the present application (hereinafter,
(Third invention) corresponds to the thick portion in the molding cavity, wherein the molded product has a thick portion having a larger thickness than a surrounding portion in the first or second invention. A thick formed part is provided, and after the molten metal is injected and filled into the forming cavity, the thick formed part is partially pressurized before solidification of the molten metal.

【0025】また、更に、本願の請求項4に係る発明
(以下、第4の発明という)は、上記第1〜第3のいずれ
か一の発明において、上記金属溶湯として軽金属の溶湯
を用いることを特徴としたものである。
The invention according to claim 4 of the present application
(Hereinafter, referred to as a fourth invention) is characterized in that, in any one of the first to third inventions, a molten metal of light metal is used as the molten metal.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本実施
の形態に係る金属部材の射出成形を行う射出成形装置の
概略構成を示す部分断面説明図である。この図に示すよ
うに、上記射出成形装置1は、所謂スクリュー式のもの
で、先端部にノズル3を有し外周に配置されたヒータ4
で加熱されるシリンダ2と、該シリンダ2及びそれに連
接された成形機本体内5で回転可能に支持されたスクリ
ュー6と、例えばモータ機構および減速機構等を備えス
クリュー6を回転駆動する回転駆動装置7と、原料が投
入され貯えられるホッパ8と、ホッパ8内の原料を計量
して成形機本体5内に送給するフィーダ9とを備えてい
る。また、上記成形機本体5内には、具体的には図示し
なかったが、スクリュー6をノズル3側に前進させる高
速射出機構が設けられている。この高速射出機構は、所
定のタイミングでスクリュー6を前進させるとともに、
該スクリュー6が予め設定された距離だけ後退するとそ
れを検知してスクリュー6の回転を停止させ、同時にそ
の後退動作も停止させるように構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view showing a schematic configuration of an injection molding device for injection molding a metal member according to this embodiment. As shown in this figure, the injection molding apparatus 1 is of a so-called screw type, and has a heater 4 arranged at the outer periphery having a nozzle 3 at the tip.
2, a cylinder 2 and a screw 6 rotatably supported in the molding machine main body 5 connected to the cylinder 2, and a rotary drive device for rotating the screw 6 including, for example, a motor mechanism and a reduction mechanism. 7, a hopper 8 into which the raw material is charged and stored, and a feeder 9 for measuring the raw material in the hopper 8 and feeding it into the molding machine body 5. Although not specifically shown, a high-speed injection mechanism for advancing the screw 6 to the nozzle 3 side is provided in the molding machine body 5. This high-speed injection mechanism advances the screw 6 at a predetermined timing and
When the screw 6 retracts by a preset distance, it is detected and the rotation of the screw 6 is stopped, and at the same time, the retracting operation is also stopped.

【0027】上記射出成形装置1は、ノズル3の内部通
路と成形キャビティ11に繋がるランナ部12とが連通
するように位置設定された上で、シリンダ2の先端側を
金型10に結合して用いられる。上記ホッパ8に投入さ
れてその内部に貯えられた原料は、フィーダ9で所定量
が計量されて成形機本体5内に供給され、スクリュー6
の回転によって加熱状態のシリンダ2内に送給される。
送給された原料は、このシリンダ2の内部でスクリュー
6の回転により十分に攪拌・混錬されながら所定温度に
加熱される。本実施の形態では、かかるプロセスによっ
て原料の融点未満の半溶融状態の金属溶湯を得るように
した
The injection molding apparatus 1 is set such that the internal passage of the nozzle 3 and the runner portion 12 connected to the molding cavity 11 communicate with each other, and the tip side of the cylinder 2 is connected to the mold 10. Used. The raw material charged into the hopper 8 and stored therein is measured by a feeder 9 in a predetermined amount and supplied into the molding machine main body 5, and the screw 6
Is fed into the heated cylinder 2.
The fed raw material is heated to a predetermined temperature while being sufficiently stirred and kneaded by the rotation of the screw 6 inside the cylinder 2. In the present embodiment, by such a process, a metal melt in a semi-molten state below the melting point of the raw material is obtained.

【0028】このようにして得られた半溶融状態の金属
溶湯がスクリュー6の前方に押し出されるに連れて、そ
の圧力で該スクリュー6が後退して行く。尚、他の手法
として、スクリューを所望の速度で強制的に後退させる
ようにしても良い。スクリュー6が予め設定された距離
だけ後退すると、成形機本体5内の上記高速射出機構
(不図示)がそれを検知してスクリュー6の回転を停止
させ、同時にその後退動作も停止させる。尚、原料の計
量を、スクリュー6の後退距離を設定することによって
行うようにしても良い。
As the semi-molten metal melt thus obtained is pushed forward of the screw 6, the screw 6 moves backward by its pressure. As another method, the screw may be forcibly retracted at a desired speed. When the screw 6 retracts by a preset distance, the high-speed injection mechanism (not shown) in the molding machine body 5 detects it and stops the rotation of the screw 6, and at the same time, the retracting operation is also stopped. The raw material may be measured by setting the retreat distance of the screw 6.

【0029】そして、回転が停止し後退位置にあるスク
リュー6を、高速射出機構(不図示)によって前進させ
所定の力で押し出すことより、ノズル3から金型10内
に半溶融状態の金属溶湯が射出される。つまり、ノズル
3からランナ部12を介して成形キャビティ11内に金
属溶湯が射出充填されるようになっている。本実施の形
態では、原料として軽金属の一種であるマグネシウム
(Мg)合金を用い、これを例えば切り粉状のペレット
の形態で射出成形装置1のホッパ8に供給するようにし
た。上記ホッパ8から成形機本体5内に通じる通路に
は、より好ましくは不活性ガス(例えばアルゴンガス)
が充填され、原料(Mg合金ペレット)の酸化反応の防
止が図られている。
Then, the screw 6 which has stopped rotating and is in the retracted position is advanced by a high-speed injection mechanism (not shown) and pushed out with a predetermined force, whereby the metal melt in a semi-molten state is injected from the nozzle 3 into the mold 10. Is ejected. That is, the molten metal is injected and filled from the nozzle 3 into the molding cavity 11 via the runner portion 12. In this embodiment, a magnesium (Mg) alloy, which is a kind of light metal, is used as a raw material, and this is supplied to the hopper 8 of the injection molding apparatus 1 in the form of, for example, swarf-like pellets. More preferably, an inert gas (for example, argon gas) is provided in the passage leading from the hopper 8 into the molding machine body 5.
To prevent the oxidation reaction of the raw material (Mg alloy pellets).

【0030】また、本実施の形態では、半溶融射出成形
法により金属部材を成形するに際して、型温を過度に上
げることなく好適な射出成形条件下で所要の溶湯流動性
を確実に得ることができるようにするため、また、成形
品中へのコールドプラグ及び/又は高固相部分の混入を
より効果的に防止できるようにするため、更には、厚肉
部での引け巣の発生を有効に防止できるようにするため
に、種々の試験を行った。これらの試験は、下記表1に
示す2種類のMg合金(合金Aおよび合金B)を原料に
用いて行った。
Further, in the present embodiment, when the metal member is molded by the semi-molten injection molding method, it is possible to surely obtain the required melt fluidity under suitable injection molding conditions without excessively raising the mold temperature. In order to be able to do so, and to more effectively prevent the inclusion of cold plugs and / or high solid phase parts in the molded product, the occurrence of shrinkage cavities in thick parts is also effective. Various tests were carried out in order to prevent the above. These tests were performed using two types of Mg alloys (alloy A and alloy B) shown in Table 1 below as raw materials.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】<試験1>まず、半溶融状態の金属溶湯の
流動性を調べるために行った試験1について説明する。
図2および図3は、半溶融射出成形における金属溶湯の
流動長を調べるための試験装置の一部である試験用金型
内の成形キャビティを模式的に示した説明図である。こ
の図に示すように、本試験に用いた成形キャビティ21
は、所定の断面形状(厚さ3ミリメートル(mm)で幅
が20ミリメートル(mm)の矩形の断面形状:図3参
照)の通路を、所定ピッチLpでU字状に幾重にも折り
返して形成されており、このU字部分の最大幅Lwが3
00ミリメートル(mm)に設定されている。従って、
この成形キャビティ21内に金属溶湯を射出し、その溶
湯がキャビティ入口部21aから少なくともU字形の最
初のカーブの頂点21pまで達すると、得られた成形品
については、その投影図に外接する円23の直径が最大
値Daになるように投影したときの当該最大値Daが3
00[mm](ミリメートル)以上のもの、つまり、本
願で言う「大型の成形品」となる。
<Test 1> First, Test 1 which was carried out to examine the fluidity of the metal melt in a semi-molten state will be described.
2 and 3 are explanatory views schematically showing a molding cavity in a test mold, which is a part of a testing apparatus for investigating the flow length of a molten metal in semi-molten injection molding. As shown in this figure, the molding cavity 21 used in this test
Is formed by folding back a passage having a predetermined cross-sectional shape (a rectangular cross-sectional shape having a thickness of 3 mm (mm) and a width of 20 mm (mm): see FIG. 3) in a U-shape at a predetermined pitch Lp. The maximum width Lw of this U-shaped part is 3
It is set to 00 millimeters (mm). Therefore,
When the molten metal is injected into the molding cavity 21 and reaches at least the apex 21p of the first U-shaped curve from the cavity inlet portion 21a, the obtained molded product has a circle 23 circumscribing its projection. The maximum value Da when projected such that the diameter becomes the maximum value Da is 3
It is more than 00 [mm] (millimeter), that is, a “large-sized molded product” referred to in the present application.

【0033】上記キャビティ入口部21aの直ぐ近傍の
金型部位には、所謂、プラグキャッチャ22が設けられ
ている。このプラグキャッチャ22は、後でも詳しく説
明するように、金型の射出ノズルに対向する部位に設け
られる凹状部であり、射出ノズルから金型内に金属溶湯
を射出する際に、主として射出ノズルの先端側に存在す
る所謂コールドプラグ及び/又は高固相部分を収納させ
るものである。かかるプラグキャチャ22を設けること
により、成形品に上記コールドプラグ及び/又は高固相
部分の混入による材料組織上の局部的な不均一が生じる
ことを防止することできる。
A so-called plug catcher 22 is provided in the mold part immediately near the cavity inlet part 21a. As will be described later in detail, the plug catcher 22 is a concave portion provided in a portion facing the injection nozzle of the mold, and is mainly used when the molten metal is injected from the injection nozzle into the mold. A so-called cold plug and / or a high solid phase portion existing on the tip side is accommodated. By providing such a plug catcher 22, it is possible to prevent the occurrence of local nonuniformity in the material structure due to mixing of the cold plug and / or the high solid phase portion in the molded product.

【0034】そして、上記プラグキャッチャ22に対向
する部位に射出ノズルをセットし、半溶融状態の金属溶
湯を射出することにより、金属溶湯はその流動性に応じ
た長さだけ通路状の成形キャビティ21を埋めることに
なる。従って、金属溶湯が凝固した後、成形キャビティ
21の金属が充填された部分の長さ(つまり、射出成形
された成形体の長さ)を比較することにより、射出され
た金属溶湯の流動性の良否を評価することができる。
Then, by setting an injection nozzle at a portion facing the plug catcher 22 and injecting a semi-molten metal melt, the metal melt has a passage-shaped molding cavity 21 for a length corresponding to its fluidity. Will be filled. Therefore, after the molten metal is solidified, the length of the metal-filled portion of the molding cavity 21 (that is, the length of the injection-molded body) is compared to determine the fluidity of the injected molten metal. The quality can be evaluated.

【0035】本試験1では、半溶融状態の金属溶湯の固
相率だけでなく平均固相径をも考慮し、両者を組み合わ
せた指標(具体的には両者掛け合わせた「積」)と金属
溶湯の流動性(流動長)の関係を調べた。尚、この試験
中、金型温度は200℃に保持した。金型温度がこの程
度であれば、「バリ」が多くなり過ぎたり、あるいは金
型の型合わせ面から溶湯が漏れ易くなる、などの不具合
が生じる惧れはなく、また、溶湯の凝固に時間が掛かり
過ぎて成形サイクルタイムが過度に長くなることもな
い。
In this test 1, not only the solid phase ratio of the molten metal in the semi-molten state but also the average solid phase diameter are taken into consideration, and an index (specifically, "product" obtained by multiplying both) and metal The relationship between the fluidity (fluid length) of the molten metal was investigated. The mold temperature was kept at 200 ° C. during this test. If the mold temperature is around this level, there is no risk of problems such as excessive burrs or the tendency of the molten metal to leak from the mold mating surface, and the time required for the molten metal to solidify. Also, the molding cycle time will not be excessively lengthened due to excessive load.

【0036】試験結果は図12のグラフに示す通りであ
り、合金Aおよび合金Bのいずれの材料についても、半
溶融状態の金属溶湯の固相率(Fs[%])と平均固相
径(ds[μm])の積(Fs×ds)と、当該金属溶湯の
流動長との間に高い相関関係があることがわかった。
尚、本試験において上記固相率(Fs[%])と平均固
相径(ds[μm])は、射出成形された成形体の凝固組
織を観察し計測して得られた数値である。また、いずれ
の材料についても、上記固相率(Fs[%])と平均固
相径(ds[μm])の積(Fs×ds)を横軸とし流動長
を縦軸としたグラフ(図12参照)では、いわゆる変極
点が現れ、上記積(Fs×ds)が一定以下(4000以
下)の場合は、比較的長い流動長(約1m以上の流動
長)を安定して確保できるが、上記積(Fs×ds)が4
000を越えると、流動長の落ち込みが顕著となること
がわかった。尚、流動長が約1m以上あれば、本願で言
う「大型の成形品」を成形する場合でも、ある程度のサ
イズのものであれば、支障無く健全な成形品を得ること
ができる。尚、前述の固相率のみと流動長との関係(図
14参照)を調べる試験は、試料合金Bを用いて型温が
200℃の条件で、本試験1と同様の試験装置によって
行ったものである。
The test results are shown in the graph of FIG. 12, and the solid phase ratio (Fs [%]) and the average solid phase diameter (Fs [%]) of the metal melt in the semi-molten state are shown for both alloy A and alloy B It was found that there is a high correlation between the product of ds [μm]) (Fs × ds) and the flow length of the metal melt.
In this test, the solid phase ratio (Fs [%]) and the average solid phase diameter (ds [μm]) are numerical values obtained by observing and measuring the solidified structure of the injection-molded molded product. In addition, for all materials, a graph in which the product (Fs × ds) of the solid phase ratio (Fs [%]) and the average solid phase diameter (ds [μm]) is the horizontal axis and the flow length is the vertical axis (Fig. 12), a so-called inflection point appears, and when the product (Fs × ds) is below a certain value (4000 or less), a relatively long flow length (flow length of about 1 m or more) can be stably secured, The product (Fs × ds) is 4
It has been found that when it exceeds 000, the flow length is significantly reduced. In addition, if the flow length is about 1 m or more, even when the “large-sized molded product” referred to in the present application is molded, if it has a certain size, a sound molded product can be obtained without trouble. The test for investigating the relationship between only the solid fraction and the flow length (see FIG. 14) was performed using the sample alloy B under the condition that the mold temperature was 200 ° C. and the same test apparatus as in the main test 1. It is a thing.

【0037】以上より、半溶融状態の金属溶湯の固相率
Fsだけでなく平均固相径Fdをも考慮し、両者を組み
合わせた指標とする(具体的には両者掛け合わせた「積
(Fs×Fd)」を指標とする)ことにより、この指標
と金属溶湯の流動性(流動長)との間に高い相関関係が
得られることが判った。そして、この指標(Fs×F
d)を用いて好適な条件範囲を設定することにより、型
温を過度に上げることなく好適な射出成形条件下で、所
要の溶湯流動性を確実に得ることが可能になる。すなわ
ち、上記固相率Fsと平均固相径dsの積(Fs×ds)が
4000以下となるように設定して射出成形を行うこと
により、所要の流動性(流動長が約1m以上)を安定し
て確保することができる。尚、流動長が約1m以上あれ
ば、本願で言う「大型の成形品」を成形する場合でも、
ある程度のサイズのものであれば、支障無く健全な成形
品を得ることができるのである。
From the above, not only the solid phase ratio Fs of the molten metal in the semi-molten state but also the average solid phase diameter Fd are taken into consideration and used as a combined index (specifically, the product (Fs XFd) "as an index), it was found that a high correlation can be obtained between this index and the fluidity (flow length) of the molten metal. And this index (Fs × F
By setting a suitable condition range using d), it becomes possible to reliably obtain the required melt fluidity under suitable injection molding conditions without raising the mold temperature excessively. That is, by setting the product (Fs × ds) of the solid phase ratio Fs and the average solid phase diameter ds to be 4000 or less, injection molding is performed to obtain the required fluidity (fluid length is about 1 m or more). It can be secured stably. In addition, if the flow length is about 1 m or more,
With a certain size, a sound molded product can be obtained without any trouble.

【0038】半溶融状態の金属溶湯の固相率Fsと平均
固相径dsの積(Fs×ds)が、所定値以下(本試験に
よれば4000以下)となるような設定は、例えば、次
のようにして行う。すなわち、ある材料について、ある
射出成形装置を用いて、成形機のシリンダ温度や成形型
の温度(型温)などの温度条件および射出圧力や射出速
度等の射出条件などを種々変更調節して射出成形を行
い、それぞれの射出成形で得られた成形品の凝固組織を
観察し、固相率Fsと平均固相径dsの積(Fs×ds)を
計測してデータを収集する。そして、このデータに基づ
いて、固相率Fsと平均固相径dsの積(Fs×ds)が所
定値以下となるような温度条件および射出条件などを選
定すれば良い。これにより、当該材料について当該射出
成形装置を用いて射出成形を行う場合の条件設定を行う
ことができる。尚、材料および/または射出成形装置が
異なる場合には、改めてデータを収集して条件設定を行
えば良い。
The setting such that the product (Fs × ds) of the solid phase fraction Fs of the molten metal in the semi-molten state and the average solid phase diameter ds (Fs × ds) is equal to or less than a predetermined value (4000 or less according to this test) is, for example, Do the following: That is, using a certain injection molding device for a certain material, various conditions such as the cylinder temperature of the molding machine and the temperature of the molding die (mold temperature) and the injection conditions such as the injection pressure and the injection speed are changed and adjusted. Molding is performed, the solidified structure of the molded product obtained by each injection molding is observed, and the product (Fs × ds) of the solid phase fraction Fs and the average solid phase diameter ds is measured to collect data. Then, based on this data, temperature conditions and injection conditions may be selected such that the product (Fs × ds) of the solid phase fraction Fs and the average solid phase diameter ds becomes a predetermined value or less. Accordingly, it is possible to set conditions for performing injection molding on the material using the injection molding apparatus. When the material and / or the injection molding apparatus are different, the data may be collected again and the condition may be set.

【0039】<試験2>次に、成形品中へのコールドプ
ラグ及び/又は高固相部分の混入に対する所謂プラグキ
ャッチャの深さと直径の関係を調べるために行った試験
2について説明する。図4および図5は、上記射出成形
装置1を用いて射出成形された成形ワークKwに所謂
「だ肉」が付いたままの物、すなわち、板状の成形ワー
クKwに、図7に示す金型Jのランナ部Jrに対応する
ランナ対応部分Kr,ゲート部(不図示)に対応するゲ
ート対応部分Kg及びプラグキャッチャJpに対応する
プラグキャッチャ対応部分Kpが連結されたままの成形
体Kを示す説明図である。また、図6は、射出成形装置
1のシリンダ2の先端部に設けられたノズル3を拡大し
て示す断面説明図である。
<Test 2> Next, a test 2 carried out for investigating the relationship between the depth and diameter of a so-called plug catcher with respect to the inclusion of the cold plug and / or the high solid phase portion in the molded product will be described. 4 and 5 show a molded work Kw injection-molded using the injection molding apparatus 1 with a so-called "flesh" attached, that is, a plate-shaped molded work Kw, and the metal shown in FIG. The molded body K in which the runner corresponding portion Kr corresponding to the runner portion Jr of the mold J, the gate corresponding portion Kg corresponding to the gate portion (not shown), and the plug catcher corresponding portion Kp corresponding to the plug catcher Jp are still connected is shown. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional explanatory view of the nozzle 3 provided at the tip of the cylinder 2 of the injection molding apparatus 1.

【0040】1ショットの射出が終るとノズル3の内部
通路3Hには半溶融状態の金属溶湯が残存するが、この
残存した金属溶湯は時間経過とともに冷やされ、この図
6から良く分かるように、次サイクル(次ショット)ま
でにその一部が凝固(凝固部:所謂コールドプラグМ
p)もしくは固相率が高い高固相部Мsとなる。この冷
却は、通常、温度が低いノズル先端側から起こるので、
ノズル3の内部通路3H内には、先端側から順に、凝固
部Мp(コールドプラグ),高固相部Мsが並び、その
後に、通常の固相率の半溶融状態の金属溶湯Мmが続く
ことになる。
When the injection of one shot is completed, the semi-molten metal melt remains in the inner passage 3H of the nozzle 3, but the remaining metal melt is cooled with the passage of time, and as can be seen from FIG. 6, By the next cycle (next shot), part of it solidifies (solidification part: so-called cold plug М
p) or high solid phase Мs with a high solid fraction. Since this cooling usually occurs from the nozzle tip side where the temperature is low,
Inside the inner passage 3H of the nozzle 3, a solidification part Мp (cold plug) and a high solid phase part Мs are arranged in order from the tip side, followed by a semi-molten metal melt Мm with a normal solid fraction. become.

【0041】本試験では、次サイクルの射出時に、コー
ルドプラグМp及び/又は高固相部Мsが含まれた状態
で金属溶湯の射出充填が行われることを効果的に防止で
きるように、プラグキャッチャJpの深さhの直径φに
対する比(h/φ)の値を種々変えて射出成形を行い、
それぞれで得られた成形ワークKwについて、異なる部
位(図4および図5における固相率測定部位W1,W
2)における固相率を調べて比較した。
In this test, at the time of injection in the next cycle, it is possible to effectively prevent injection filling of the molten metal with the cold plug Мp and / or the high solid phase portion Мs included, so that the plug catcher can be effectively prevented. Injection molding is performed by changing various values of the ratio (h / φ) of the depth h of Jp to the diameter φ,
Different portions (solid fraction measurement portions W1 and W in FIGS. 4 and 5) of the molded work Kw obtained in each case.
The solid fraction in 2) was investigated and compared.

【0042】試験結果は図13のグラフに示す通りであ
り、ランナ部Jrにほぼ連接された固相率測定部W1で
は、上記比(h/φ)の値が低くても(h/φ=0.2
程度以下でも)固相率は十分に低く(約5%程度)かつ
一定に保たれるが、ランナ部Jrから最も遠い固相率測
定部W2では、上記比(h/φ)の値が低ければ(h/
φ=0.2程度以下では)固相率が非常に高く(約25
%以上)、しかも、上記比(h/φ)の値の若干の変化
で固相率が大きく変化している。そして、この比(h/
φ)の値が0.5以上になると、ランナ部Jrから最も
遠い固相率測定部W2でも、固相率が十分に低く(約5
%程度)かつ比(h/φ)の値の変化に対して一定にな
る。
The test results are shown in the graph of FIG. 13, and in the solid fraction measuring portion W1 which is almost connected to the runner portion Jr, the ratio (h / φ) is low (h / φ =). 0.2
The solid fraction is sufficiently low (about 5% or less) and kept constant, but the ratio (h / φ) is low in the solid fraction measuring unit W2 farthest from the runner Jr. If (h /
The solid fraction is very high (about φ = 0.2 or less) (about 25)
% Or more), and moreover, the solid fraction changes significantly with a slight change in the value of the ratio (h / φ). And this ratio (h /
When the value of φ is 0.5 or more, even in the solid fraction measuring portion W2 farthest from the runner portion Jr, the solid fraction is sufficiently low (about 5).
%) And becomes constant with respect to changes in the value of the ratio (h / φ).

【0043】これは、プラグキャッチャJpの深さhの
直径φに対する比(h/φ)の値を0.5以上とするこ
とにより、射出成形時、前回ショットでノズル3の内部
通路3Hに残留した金属溶湯が時間経過とともに冷却さ
れることによって生じたコールドプラグМpと、より好
ましくは、これに加えて高固相部Мsとが、図7におい
て破線で示されるように、プラグキャッチャJp内に確
実に捕捉されて収納されることにより、成形ワークKw
内への混入が有効に防止されるためであると考えられ
る。
This is because by setting the value of the ratio (h / φ) of the depth h of the plug catcher Jp to the diameter φ to be 0.5 or more, it remains in the internal passage 3H of the nozzle 3 in the previous shot at the time of injection molding. The cold plug Мp generated by cooling the molten metal that has been cooled with time, and more preferably, the high solid phase portion Мs, in addition to this, are placed in the plug catcher Jp as shown by the broken line in FIG. By being reliably captured and stored, the molded work Kw
It is considered that this is because entry into the interior is effectively prevented.

【0044】以上より、プラグキャッチャJpの深さh
の直径φに対する比(h/φ)の値を0.5以上とする
ことにより、コールドプラグМp及び/又は高固相部分
МsをプラグキャッチャJpで有効に捕捉し収納するこ
とができ、これらの混入によって成形品中に固相率が他
に比べて特に高い材料組織上の不均一部分が生じること
を防止できることが確認できた。
From the above, the depth h of the plug catcher Jp
By setting the value of the ratio (h / φ) to the diameter φ of 0.5 or more, the cold plug Мp and / or the high solid phase portion Мs can be effectively captured and stored by the plug catcher Jp. It was confirmed that it is possible to prevent the occurrence of a non-uniform portion on the material structure having a particularly high solid fraction in the molded product due to mixing.

【0045】<試験3>次に、厚肉部での引け巣の発生
を有効に防止する方法に関する試験3について説明す
る。図8〜図10は、上記射出成形装置1を用いて射出
成形された成形ワークSwに所謂「だ肉」が付いたまま
の物、すなわち、断面凹状の所定厚さ(厚さ5mm)の
成形ワークSwに、図11に示す金型R(金型R1+金
型R2)で形成されたキャビティQの3本に分岐したラ
ンナ部Qrに対応するランナ対応部分Sr,ゲート部Q
gに対応するゲート対応部分Sg及びプラグキャッチャ
Qpに対応するプラグキャッチャ対応部分Spが連結さ
れたままの成形体Sを示す説明図である。図8がその縦
断面、図9が正面、また、図10がその背面をそれぞれ
示している。尚、各図において寸法を表す数字の単位は
ミリメートル([mm])である。
<Test 3> Next, Test 3 relating to a method for effectively preventing the occurrence of shrinkage cavities in a thick portion will be described. FIG. 8 to FIG. 10 show a molding work Sw injection-molded by using the above-mentioned injection molding device 1 with a so-called “flesh” attached, that is, molding with a predetermined thickness (thickness 5 mm) having a concave cross-section. A runner corresponding portion Sr corresponding to a runner portion Qr branched into three cavities Q formed by a die R (die R1 + die R2) shown in FIG.
It is explanatory drawing which shows the molded object S with the gate corresponding part Sg corresponding to g, and the plug catcher corresponding part Sp corresponding to the plug catcher Qp still connected. FIG. 8 shows the vertical cross section, FIG. 9 shows the front, and FIG. 10 shows the back. In each drawing, the unit of the numerical value indicating the dimension is millimeter ([mm]).

【0046】上記成形ワークSwは、例えば座席シート
のフレーム体であり、正面視で縦が300[mm]横が
400[mm]の長方形状をなしており、本願で言う
「大型の成形品」に該当する。このような大型の成形品
を射出成形する場合、間口(通路面積)の狭いゲート部
Qgを介して各ランナ部Qrと成形キャビティQwとを
連結することにより、該成形キャビティQwに充填され
る溶湯の流動速度を高めることができ、これにより、成
形キャビティQwの容積がある程度以上大きい場合であ
っても、その内部に均一に溶湯を充填することができ
る。
The above-mentioned molded work Sw is, for example, a frame body of a seat, and has a rectangular shape of 300 [mm] in length and 400 [mm] in width in a front view. Corresponds to. When such a large-sized molded product is injection-molded, the molten metal filled in the molding cavity Qw by connecting each runner portion Qr and the molding cavity Qw through the gate portion Qg having a narrow frontage (passage area). It is possible to increase the flow rate of the molten metal, and thereby, even when the volume of the molding cavity Qw is large to some extent or more, the molten metal can be uniformly filled therein.

【0047】上記成形ワークSwは、その背面の一部
に、周囲の部分(厚さ5mm)よりも肉厚が大きい厚肉部
St(厚さ10mm)が設けられている。そして、上記金
型Rには、成形キャビティQwの上記厚肉部Stに対応
する部位に部分加圧用の加圧ピンPnが配置され、該加
圧ピンPnは、金型Rの外部に配置されたシリンダ装置
Cyによって進退動させられるようになっている。尚、
このシリンダ装置Cyは、射出成形装置1の制御ユニッ
ト(不図示)に電気的に接続され、該制御ユニットからの
制御信号に応じて、所定のタイミングで加圧ピンPnを
進退動させるようになっている。
A thick portion St (thickness 10 mm) having a larger thickness than the surrounding portion (thickness 5 mm) is provided on a part of the back surface of the molded work Sw. Then, in the mold R, a pressure pin Pn for partial pressure is arranged at a portion corresponding to the thick portion St of the molding cavity Qw, and the pressure pin Pn is arranged outside the mold R. It can be moved back and forth by the cylinder device Cy. still,
The cylinder device Cy is electrically connected to a control unit (not shown) of the injection molding device 1 and moves the pressurizing pin Pn forward and backward at a predetermined timing according to a control signal from the control unit. ing.

【0048】上記加圧ピンPnは、成形キャビティQw
内に金属溶湯が射出充填された後、上記厚肉部Stが凝
固を開始してから終了するまでの間に、該厚肉部Stを
所定の圧力で部分的に押圧することにより、厚肉部St
内での凝固に伴なう引け巣の発生を防止するものであ
る。本試験では、上記加圧ピンPnを作動させて部分加
圧を行った場合と行わなかった場合とについて、成形ワ
ークSwの当該肉厚部Stの密度を比較して引け巣防止
の効果を調べた。尚、密度測定は、図10において斜線
ハッチングで示すように、上記肉厚部Stに対応する部
位P2だけでなく、P1,P3及びP4の他の3点につ
いても行った。測定結果を表2に示す。
The pressure pin Pn has a molding cavity Qw.
After the molten metal is injected and filled into the inside, the thick portion St is partially pressed with a predetermined pressure between the start and the end of solidification, whereby the thick portion St is thickened. Department St
It prevents the generation of shrinkage cavities associated with solidification inside. In this test, the effect of preventing shrinkage cavities was examined by comparing the densities of the thick portions St of the molded work Sw with and without the partial pressure applied by operating the pressure pin Pn. It was The density measurement was performed not only on the portion P2 corresponding to the thick portion St, but also on the other three points P1, P3, and P4, as indicated by hatching in FIG. The measurement results are shown in Table 2.

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】表2から良く分かるように、部分加圧を行
わない場合には、P2点の密度は他の3点の密度に比べ
て低く、やはり厚肉部Stでは引け巣が発生し易いこと
が確認された。そして、この厚肉部St(測定部位P2
点)に対して部分加圧を行うことにより、合金Aおよび
合金Bのいずれの材料についても、該部分の密度が大幅
に高められ、上記加圧ピンPnによる部分加圧が厚肉部
Stでの引け巣発生の防止に極めて有効であることが確
認された。
As can be seen from Table 2, the density at point P2 is lower than that at the other three points when partial pressure is not applied, and shrinkage cavities are likely to occur in the thick portion St. Was confirmed. Then, the thick portion St (measurement site P2
By performing partial pressure on the point A), the density of the alloy A and alloy B materials is significantly increased, and the partial pressure by the pressure pin Pn is increased by the thick portion St. It was confirmed that it was extremely effective in preventing the shrinkage cavities from occurring.

【0051】尚、以上の実施の形態は、射出材料として
Мg合金を用いた場合についてのものであったが、本発
明は、他の種類の金属(特に軽金属)を材料に用いる場
合にも有効に適用することができる。このように、本発
明は、以上の実施態様に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更あるいは設
計上の改良等が可能であることは言うまでもない。
Although the above-mentioned embodiment is for the case where the Мg alloy is used as the injection material, the present invention is also effective when other kinds of metals (especially light metals) are used for the material. Can be applied to. As described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes and design improvements can be made without departing from the gist of the present invention.

【0052】[0052]

【発明の効果】本願の第1の発明によれば、「大型の成
形品」、つまり、その投影図に外接する円の直径Dが最
大値Daになるように投影したときの当該最大値Daが
300[mm]以上の成形品について、半溶融射出成形
法により金属部材を成形するに際し、半溶融状態の金属
溶湯の固相率だけでなく平均固相径をも考慮し、両者を
組み合わせた指標とする(具体的には両者掛け合わせた
「積」を指標とする)ことにより、この指標と金属溶湯
の流動性(流動長)との間に高い相関関係を得ることが
できる。そして、この指標(固相率×平均固相径)を用
いて好適な条件範囲を設定することにより、型温を過度
に上げることなく好適な射出成形条件下で、所要の溶湯
流動性を確実に得ることが可能になる。すなわち、上記
固相率と平均固相径の積が4000以下となるように設
定して射出成形を行うことにより、特に、「大型の成形
品」について、所要の流動性を安定して確保することが
でき、支障無く射出成形を行い健全な成形品を得ること
ができるのである。
According to the first invention of the present application, the "large molded product", that is, the maximum value Da when projected so that the diameter D of the circle circumscribing the projection is the maximum value Da. When a metal member of a molded product having a diameter of 300 [mm] or more is molded by a semi-molten injection molding method, not only the solid phase ratio of the molten metal in the semi-molten state but also the average solid phase diameter are taken into consideration, and both are combined. By using the index (specifically, the “product” obtained by multiplying the two by using the index), a high correlation can be obtained between this index and the fluidity (flow length) of the molten metal. By setting a suitable condition range using this index (solid fraction x average solid diameter), the required melt fluidity can be ensured under suitable injection molding conditions without excessively raising the mold temperature. It will be possible to obtain. That is, by performing injection molding while setting the product of the solid phase ratio and the average solid phase diameter to be 4000 or less, the required fluidity can be stably ensured, particularly for "large-sized molded products". Therefore, it is possible to perform injection molding without any trouble and obtain a sound molded product.

【0053】[0053]

【0054】また、本願の第2の発明によれば、基本的
には、上記第1の発明と同様の効果を奏することができ
る。しかも、その上、成形型の射出ノズルに対向する部
位に所定の直径φおよび深さhを有する凹部(プラグキ
ャッチャ)を設け、このプラグキャッチャの深さhの直
径φに対する比(h/φ)の値を0.5以上としたの
で、コールドプラグ及び/又は高固相部分をプラグキャ
ッチャで有効に捕捉し収納することができ、これらの混
入によって成形品中に固相率が他に比べて特に高い材料
組織上の不均一部分が生じることを防止できる。
According to the second invention of the present application, basically, the same effect as that of the first invention can be obtained. Moreover, a recess (plug catcher) having a predetermined diameter φ and a depth h is provided at a portion of the molding die facing the injection nozzle, and the ratio of the depth h of the plug catcher to the diameter φ (h / φ). Since the value of was set to 0.5 or more, the cold plug and / or the high solid phase part can be effectively captured and stored by the plug catcher, and by mixing these, the solid phase ratio in the molded product is higher than that of other parts. It is possible to prevent particularly high unevenness of the material structure from occurring.

【0055】更に、本願の第3の発明によれば、基本的
には、上記第1又は第2の発明と同様の効果を奏するこ
とができる。特に、金属溶湯を成形キャビティ内に射出
充填した後、金属溶湯の凝固前に、厚肉成形部を部分的
に加圧するようにしたので、通常、凝固時に「引け」が
発生し易い厚肉部について、引け巣による欠陥発生を有
効に防止できる。
Further, according to the third invention of the present application, basically, the same effect as that of the first or second invention can be obtained. Particularly, after the molten metal is injected into the molding cavity and before the molten metal is solidified, the thick-walled molded part is partially pressurized, so that the "thinning" is likely to occur during solidification. With respect to, it is possible to effectively prevent the occurrence of defects due to shrinkage cavities.

【0056】また、更に、本願の第4の発明によれば、
軽金属の金属溶湯を用いて金属部材を半溶融射出成形す
るに際して、上記第1〜第3の発明のいずれか一と同様
の効果を奏することができる。
Further, according to the fourth invention of the present application,
In the case of semi-melt injection molding of a metal member using a molten metal of a light metal, the same effect as that of any one of the first to third inventions can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態に係る射出成形装置の概
略構成を示す部分断面説明図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view showing a schematic configuration of an injection molding device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 試験1の試験用金型の成形キャビティを模式
的に示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a molding cavity of a test mold of Test 1.

【図3】 図2のY3−Y3線に沿った断面説明図であ
る。
3 is a cross-sectional explanatory view taken along the line Y3-Y3 of FIG.

【図4】 試験2に係る成形体の正面説明図である。FIG. 4 is a front view illustrating a molded body according to Test 2.

【図5】 図4のY5−Y5線に沿った断面説明図であ
る。
5 is an explanatory cross-sectional view taken along the line Y5-Y5 of FIG.

【図6】 上記射出成形装置のノズルの先端部を拡大し
て示す縦断面説明図である。
FIG. 6 is an explanatory longitudinal sectional view showing an enlarged tip portion of a nozzle of the injection molding apparatus.

【図7】 試験2に係る金型の要部とノズル先端部とを
示す縦断面説明図である。
FIG. 7 is an explanatory longitudinal sectional view showing a main part of a mold and a nozzle tip part according to test 2.

【図8】 試験3に係る成形体の縦断面説明図であって
図9のY8−Y8線に沿った断面説明図である。
8 is a vertical cross-sectional explanatory view of the molded body according to Test 3, and is a cross-sectional explanatory view taken along the line Y8-Y8 of FIG. 9.

【図9】 試験3に係る成形体の正面説明図である。9 is a front explanatory view of a molded body according to Test 3. FIG.

【図10】 試験3に係る成形体の背面説明図である。FIG. 10 is a rear view illustrating a molded body according to Test 3.

【図11】 試験3に係る金型装置の縦断面説明図であ
る。
FIG. 11 is a vertical cross-sectional explanatory view of a mold device according to test 3.

【図12】 試験1の試験結果を現すもので固相率と平
均固相径の積と流動長との関係を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the test result of Test 1 and showing the relationship between the product of the solid fraction and the average solid diameter and the flow length.

【図13】 試験2の試験結果を現すものでプラグキャ
ッチャの深さの径に対する比と固相率との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 13 is a graph showing the test result of Test 2 and showing the relationship between the ratio of the depth of the plug catcher to the diameter and the solid fraction.

【図14】 従来の試験の試験結果を現すもので固相率
のみと流動長との関係を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing the test results of the conventional test and showing the relationship between only the solid fraction and the flow length.

【符号の説明】 1…射出成形装置 3…ノズル 10,J…金型 11,21…成形キャビティ 23…外接円 Cy…(加圧用)シリンダ装置 Pn…加圧ピン St…厚肉部 Sw…成形ワーク[Explanation of symbols] 1 ... Injection molding equipment 3 ... Nozzle 10, J ... Mold 11, 21 ... Molding cavity 23 ... circumscribed circle Cy ... (for pressurizing) cylinder device Pn ... Pressurizing pin St ... Thick part Sw ... Molding work

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 17/00 B22D 17/22 B22D 17/30 Front page continuation (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B22D 17/00 B22D 17/22 B22D 17/30

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 金属溶湯を半溶融状態で射出ノズルから
成形型の成形キャビティ内に射出充填して成形品を得る
ようにした金属部材の射出成形方法であって、 上記成形品は、その投影図に外接する円の直径(D)が
最大値(Da)になるように投影したときの当該最大値
(Da)が300[mm](ミリメートル)以上のもの
であり、 上記半溶融状態の金属溶湯の固相率(Fs[%])と平
均固相径(ds[μm])の積(Fs×ds)が4000以
下となるように設定して射出成形を行うことを特徴とす
る金属部材の射出成形方法。
1. An injection molding method for a metal member, wherein a molten metal is injected in a semi-molten state from an injection nozzle into a molding cavity of a molding die to obtain a molded product, wherein the molded product is a projection thereof. The maximum value (Da) when projected so that the diameter (D) of the circle circumscribing the figure becomes the maximum value (Da) is 300 [mm] (millimeter) or more, and the semi-molten metal A metal member characterized by performing injection molding by setting the product (Fs × ds) of the solid phase ratio (Fs [%]) of the molten metal and the average solid phase diameter (ds [μm]) to be 4000 or less. Injection molding method.
【請求項2】 上記成形型の射出ノズルに対向する部位
に所定の直径(φ)及び深さ(h)を有する凹部を形成
し、この凹部の深さ(h)の直径(φ)に対する比(h
/φ)が0.5以上となるように設定して射出成形を行
うことを特徴とする請求項1に記載の金属部材の射出成
形方法。
2. A recess having a predetermined diameter (φ) and a depth (h) is formed at a portion of the molding die facing the injection nozzle, and a ratio of the depth (h) of the recess to the diameter (φ) is formed. (H
/ Φ) is set to 0.5 or more and injection molding is performed, and the injection molding method for a metal member according to claim 1.
【請求項3】 上記成形品が周囲の部位よりも肉厚が大
きい厚肉部を有するとともに、上記成形キャビティには
上記厚肉部に対応する厚肉成形部が設けられており、上
記金属溶湯を成形キャビティ内に射出充填した後、金属
溶湯の凝固前に、上記厚肉成形部を部分的に加圧するこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の金属部材
の射出成形方法。
3. The molded product has a thick portion having a thickness larger than that of a surrounding portion, and a thick molding portion corresponding to the thick portion is provided in the molding cavity. 3. The injection molding method for a metal member according to claim 1, wherein the thick-walled molding portion is partially pressed after the metal is injected into the molding cavity and before the molten metal is solidified.
【請求項4】 上記金属溶湯として軽金属の溶湯を用い
ることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一に
記載の金属部材の射出成形方法。
4. The injection molding method for a metal member according to claim 1, wherein a molten metal of light metal is used as the molten metal.
JP37068698A 1998-12-25 1998-12-25 Injection molding method for metal members Expired - Fee Related JP3369993B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP37068698A JP3369993B2 (en) 1998-12-25 1998-12-25 Injection molding method for metal members

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP37068698A JP3369993B2 (en) 1998-12-25 1998-12-25 Injection molding method for metal members

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000197955A JP2000197955A (en) 2000-07-18
JP3369993B2 true JP3369993B2 (en) 2003-01-20

Family

ID=18497424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP37068698A Expired - Fee Related JP3369993B2 (en) 1998-12-25 1998-12-25 Injection molding method for metal members

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3369993B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000197955A (en) 2000-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3370278B2 (en) Method and apparatus for semi-solid injection molding of metal
EP0968781B1 (en) Method and apparatus for semi-molten metal injection molding
JP3369993B2 (en) Injection molding method for metal members
EP1016477A2 (en) Light metal forging material manufacturing method and forged member manufacturing method using the material
JP3370008B2 (en) Injection molding apparatus and injection molding method for metal member
JP3370007B2 (en) Injection molding apparatus and injection molding method for metal member
JP3503521B2 (en) Method for forming forging material, forming apparatus, and method for manufacturing forged member using the above material
TW200407220A (en) Injection molding method and apparatus with base mounted feeder
JP3603658B2 (en) Manufacturing method of forged member
US6818080B2 (en) Method for manufacturing shaped light metal article
JP3268491B2 (en) Injection molding machine and injection molding method
JP2814217B2 (en) Pre-plastic injection device
JP3725802B2 (en) Injection device
JP2000280056A (en) Semi-molten injection molding method of light metal member
JP3999698B2 (en) Injection equipment for molten metal forming machine
JP3756021B2 (en) Magnesium alloy forming equipment
JP3234870B2 (en) Injection device of plunger type injection molding machine
JP2023002027A (en) Injection device and casting method for die-cast machine
JP2023012104A (en) Die-cast machine injector
JPH09192811A (en) Semisolid metal die casting machine
JPH1157971A (en) Metallic material injection molding device
JP2001205417A (en) Injection molding method and device
JPS60247452A (en) Method for casting molten metal into die
JP2001287008A (en) Method for forming injection-formed material
JPH1157966A (en) Device for injection-molding metallic material

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071115

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081115

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091115

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091115

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101115

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111115

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees