JP3370007B2 - 金属部材の射出成形装置及び射出成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属溶湯を半溶
融状態もしくは融点付近の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（特に、
内側に開口部を有する成形品）を得るようにした金属部
材の射出成形装置及び射出成形方法に関する。

【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、射出成形法を用いた製造方法が実用
化されつつある。また、このような金属部材の射出成形
法において、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）。

【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おり、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。また、この半溶
融射出成形法では、金属溶湯を半溶融状態として成形キ
ャビティ内に射出・充填することにより、完全に溶解し
た液相部分中に未溶解の固相部分が混在した溶湯がその
まま充填されるので、比較的層流に近い状態で充填され
るようになり、ガスの巻き込みがそれだけ少なくて済
み、比較的均質な組織が得られる。これにより、得られ
た部材全体としての機械的特性を高めることが可能にな
る。

【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。

【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。

【０００６】そこで、射出ノズルの内部通路が接続され
る成形型のランナ部と成形キャビティとを間口（通路面
積）の狭いゲート部で連結し、このゲート部を介して成
形キャビティ内に溶湯を射出・充填することにより充填
される溶湯の流動速度を高め、成形キャビティ内部に均
一に溶湯を充填できるようにする方法が知られている
（例えば、特開平９−３８７５８号公報参照）。特に、
大型の成形品を射出成形する場合には、溶湯の均一な充
填がより難しいので、このようなランナ部及びゲート部
を複数設けることが一般に好ましい。

【０００７】ところで、例えば、正面視で環状をなす成
形品など、内側に開口部を有する成形品を射出成形する
場合、成形品の全体形状にもよるが、開口部の内縁部分
などへの金属溶湯の充填性を確保する上で、射出ノズル
からの金属溶湯の射出位置を成形品の開口部に対応する
部位に設定することが好ましい場合が多々ある。また、
射出ノズルからの金属溶湯の射出位置をこのように設定
するに際して、成形キャビティ内への金属溶湯の充填を
より均一なものとするために、上記射出位置と成形キャ
ビティとを結ぶゲート部を複数（例えば２〜４本）設け
ることが考えられる。しかしながら、特に、大型の成形
品や複雑形状の成形品を射出成形する場合などには、ゲ
ート部を複数設けても、成形キャビティ内への金属溶湯
の充填を十分に均一なものとすることは難しいという問
題があった。

【０００８】また、前述のようにゲート部を設けて充填
される溶湯の流動速度を高めるようにした場合、ゲート
部上流にこれよりも通路面積が若干大きいランナ部が設
けられていても、比較的層流に近い状態を維持して充填
しガス欠陥が少なく密度の高い部材を安定して得ること
が難しくなる。更に、ランナ部(及びゲート部)の長さが
長いほど、金属溶湯はその途中で熱を奪われて流動性が
低下するのであるが、特に、半溶融射出成形の場合に
は、金属溶湯の温度が元々低いのでその影響がより大き
く、充填不良を招き易いという問題があった。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】このため、例えば、上記特開平９−３８７
５８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。

【００１３】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。尚、以上、述べたような諸問題
は、金属溶湯が、半溶融状態ではないが、融点付近の溶
融状態で射出される場合にも、同様に生じ得る。

【００１４】ところで、金属溶湯を半溶融状態あるいは
融点付近の溶融状態で射出する射出成形法では、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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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３１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。

【００１８】本願発明者は、鋭意研究を積み重ねた結
果、後述するように、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。

【００１９】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。

【００２０】この発明は、金属溶湯を半溶融状態もしく
は融点付近の溶融状態で射出する射出成形法により内側
に開口部を有する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、ゲート部の位置及び形状を工夫
することにより、成形キャビティ内に金属溶湯をできる
だけ均一に充填できるようにすることを、基本的な目的
とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】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装
置は、金属溶湯を半溶融状態もしくは融点付近の溶融状
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
填して内側に開口部を有する成形品を得るようにした金
属部材の射出成形装置であって、上記射出ノズルからの
射出位置が上記成形品の開口部に対応する部位に設定さ
れ、上記射出位置から周囲の成形キャビティに向けて広
がる略環状のゲート部が設けられており、上記ゲート部
と上記射出ノズルの間に、下流側がゲート部に連通し上
流側が射出ノズルに繋がる所定容積の容積部が設けられ
ていることを特徴としたものである。

【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
容積部の厚さは上記成形キャビティの平均厚さよりも大
きく設定されていることを特徴としたものである。

【００２３】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または第２の発明にお
いて、上記金属溶湯として軽金属の溶湯が用いられ、上
記容積部を２００〜４００℃の範囲内の温度に加熱する
加熱手段を備えていることを特徴としたものである。

【００２４】ここに、加熱温度範囲の下限値を２００℃
としたのは、軽金属の射出成形においては、型温（成形
型の温度）を２００℃程度までの温度に保持して成形が
行われるのが一般的だからである。また、上限値を４０
０℃としたのは、この温度を越えると、過度に「バリ」
が発生する、あるいは成形型の型合わせ面から溶湯が漏
れ易くなる、などの不具合を招く惧れがあるからであ
る。

【００２５】また、更に、本願の請求項４の発明(以
下、第４の発明という)に係る金属部材の射出成形装置
は、金属溶湯を半溶融状態もしくは融点付近の溶融状態
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
して内側に開口部を有する成形品を得るようにした金属
部材の射出成形装置であって、上記射出ノズルからの射
出位置が上記成形品の開口部に対応する部位に設定さ
れ、上記射出位置から周囲の成形キャビティに向けて広
がる略環状のゲート部が設けられており、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）を有する凹部が形成され、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
ように設定されていることを特徴としたものである。

【００２６】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。

【００２７】また、更に、本願の請求項５に係る発明
(以下、第５の発明という)は、上記第１〜第４のいずれ
か一の発明において、上記金属溶湯を半溶融状態で上記
射出ノズルから射出することを特徴としたものである。

【００２８】また、更に、本願の請求項６に係る発明
(以下、第６の発明という)は、上記第１〜第５のいずれ
か一の発明において、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）以上のものであることを特徴としたものであ
る。

【００２９】ここに、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。

【００３０】また、更に、本願の請求項７に係る発明
(以下、第７の発明という)は、上記第１，第２，第４の
発明のいずれか一において、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。

【００３１】また、更に、本願の請求項８に係る発明
(以下、第８の発明という)は、上記第１〜第７のいずれ
か一の発明において、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
圧する加圧手段が設けられていることを特徴としたもの
である。

【００３２】また、本願の請求項９の発明(以下、第９
の発明という)に係る金属部材の射出成形方法は、金属
溶湯を半溶融状態もしくは融点付近の溶融状態で射出ノ
ズルから成形型の成形キャビティ内に射出充填して内側
に開口部を有する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、上記射出ノズルからの射出位置が
上記成形品の開口部に対応する部位に設定され、上記射
出位置から周囲の成形キャビティに向けて広がる略環状
のゲート部が設けられており、上記ゲート部と上記射出
ノズルの間に、下流側がゲート部に連通し上流側が射出
ノズルに繋がる所定容積の容積部が設けられ、該容積部
および上記環状のゲート部を介して上記成形キャビティ
内に金属溶湯を供給充填することを特徴としたものであ
る。

【００３３】更に、本願の請求項１０に係る発明(以
下、第１０の発明という)は、上記第９の発明におい
て、上記金属溶湯として軽金属の溶湯が用いられ、上記
容積部は加熱手段により２００〜４００℃の範囲内の温
度に加熱されることを特徴としたものである。ここに、
加熱温度範囲の下限値を２００℃とし、また、上限値を
４００℃としたのは、上記第３の発明における場合と同
様の理由による。

【００３４】更に、本願の請求項１１に係る発明(以
下、第１１の発明という)は、上記第９または第１０の
発明において、上記金属溶湯を半溶融状態で上記射出ノ
ズルから射出することを特徴としたものである。

【００３５】また、更に、本願の請求項１２に係る発明
(以下、第１２の発明という)は、上記第９〜第１１のい
ずれか一の発明において、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）以上のものであることを特徴としたも
のである。ここに、上記外接円の最大値Ｄａの下限値を
３００［ｍｍ］としたのは、上記第６の発明における場
合と同様の理由による。

【００３６】また、更に、本願の請求項１３に係る発明
(以下、第１３の発明という)は、上記第９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。

【００３７】

【００３８】また、更に、本願の請求項１４に係る発明
(以下、第１４の発明という)は、上記第９〜第１３のい
ずれか一の発明において、上記金属溶湯の固相率（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
とを特徴としたものである。

【００３９】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。

【００４０】

【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機の概
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、上記射出成形機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。

【００４１】上記射出成形機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

【００４２】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。

【００４３】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
の形態で射出成形機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。

【００４４】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、また、成形キャビティ内に金属溶湯をできるだけ均
一に充填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。

【００４５】

【表１】

【００４６】＜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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】試験結果は図２９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２９参照）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。また、前述の固相率のみと流動長との関係
（図３１参照）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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】＜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
機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Ｋ
ｗ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、射出成形機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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】試験結果は図３０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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】＜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、及び射出ノズルから成形キャビ
ティ内に至る金属溶湯の射出経路を工夫することによっ
て溶湯をできるだけ均一に充填できるようにする方法に
関する試験３について説明する。まず、図８〜図１０
は、上記射出成形機１及び図１１に示す第１金型Ｒ１
（金型Ｒ１ａ＋金型Ｒ１ｂ）を用いて射出成形された第
１成形ワークＳｗ１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）の第１成
形ワークＳｗ１に、第１金型Ｒ（金型Ｒ１ａ＋金型Ｒ１
ｂ）で形成されたキャビティＱ１の３本に分岐したラン
ナ部Ｑｒ１に対応するランナ対応部分Ｓｒ１，ゲート部
Ｑｇ１に対応するゲート対応部分Ｓｇ１及びプラグキャ
ッチャＱｐ１に対応するプラグキャッチャ対応部分Ｓｐ
１が連結されたままの第１成形体Ｓ１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。

【００６０】上記第１成形ワークＳｗ１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［ｍ
ｍ］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Ｑｇ１を介して各ランナ部Ｑｒ１と成形キャビテ
ィＱｗ１とを連結することにより、該成形キャビティＱ
ｗ１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Ｑｗ１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
する上で有利となる。

【００６１】上記第１成形ワークＳｗ１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Ｓｔ１(厚さ１０ｍｍ)が設けられている。そして、
上記第１金型Ｒ１には、成形キャビティＱｗ１の上記厚
肉部Ｓｔ１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Ｒ１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
機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。

【００６２】上記加圧ピンＰｎは、成形キャビティＱｗ
１内に金属溶湯が射出充填された後、上記厚肉部Ｓｔ１
が凝固を開始してから終了するまでの間に、該厚肉部Ｓ
ｔ１を所定の圧力で部分的に押圧することにより、厚肉
部Ｓｔ１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、上記第１成形ワークＳｗ２につ
いて、図１０において斜線ハッチングで示す４箇所Ｐ１
〜Ｐ４の密度を測定した。このうち、測定部位Ｐ２は成
形ワークＳｗ１の上記肉厚部Ｓｔ１に対応する部位であ
り、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、当該肉厚部Ｓｔ１の
密度を比較して引け巣防止の効果を調べた。測定結果
は、表２に示す通りであった（表２：「容積部”無し”
（第１金型）」の欄参照）。

【００６３】

【表２】

【００６４】また、図１２〜図１４は、上記射出成形機
１及び図１５に示す第２金型Ｒ２（金型Ｒ２ａ＋金型Ｒ
２ｂ）を用いて射出成形された第２成形ワークＳｗ２に
所謂「だ肉」が付いたままの第２成形体Ｓ２を示す説明
図である。図１２がその縦断面、図１３が正面、また、
図１４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。上記第２成形ワークＳｗ２は、上記第１成形ワ
ークＳｗ１と同じく、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。

【００６５】図１５に示されるように、互いに対をなす
金型Ｒ２ａと金型Ｒ２ｂとを衝合させて形成された上記
第２金型Ｒ２のキャビティＱ２は、第２成形ワークＳｗ
２に対応する成形キャビティＱｗ２と、該成形キャビテ
ィＱｗ２内に開口し上記射出ノズル３から射出された金
属溶湯を成形キャビティＱｗ２内に流入させる複数のゲ
ート部Ｑｇ２と、各ゲート部Ｑｇ２と上記射出ノズル３
の間に設けられた所定容積の容積部Ｑｖ２とを備えてい
る。該容積部Ｑｖ２は、金属溶湯射出時の溶湯の流れ方
向を基準として、その上流側が第１ランナ部Ｑｒａ２を
介して上記射出ノズル３の内部通路３Ｈに繋がってい
る。一方、上記容積部Ｑｖ２の下流側は、各第２ランナ
部Ｑｒｂ２を介して各ゲート部Ｑｇ２に並列に連通して
いる。

【００６６】このように、複数のゲート部Ｑｇ２と射出
ノズル３の間に、下流側が各ゲート部Ｑｇ２に並列に連
通し上流側が上記射出ノズル３に繋がる所定容積の容積
部Ｑｖ２が設けられているので、各ゲート部Ｑｇ２の上
流側の通路容積を非常に大きく確保でき、金属溶湯を一
旦この容積部Ｑｖ２に溜めた上で各ゲート部Ｑｇ２から
成形キャビティＱｗ２内に充填することが可能になる。
これにより、比較的層流に近い状態を維持しながら金属
溶湯を成形キャビティＱｗ２内に射出・充填しガス欠陥
を少なくすることが期待できる。

【００６７】また、通路面積が絞られたランナ部（第１
ランナ部Ｑｒａ２＋第２ランナ部Ｑｒｂ２）の長さを容
積部Ｑｗ２の通路長さに相当するだけ短くすることがで
き、射出ノズル３から成形キャビティＱｗ２に至る経路
での金属溶湯の温度低下（つまり、流動性の低下）を抑
制でき、充填性の向上を期待することができる。すなわ
ち、射出ノズル３から成形キャビティＱｗ２に至る射出
経路に上記容積部Ｑｖ２を設けることにより、金属溶湯
を成形キャビティＱｗ２内により均一に充填し、密度の
高い金属部材を安定して得ることが可能になる。

【００６８】上記容積部Ｑｖ２は、図１６に詳しく示す
ように、その上流側部分に金属溶湯が流入する（つま
り、第１ランナ部Ｑｒａ２に接続される）溶湯流入部Ｑ
ｉを備えるとともに、その下流側部分に各ゲート部Ｑｇ
２に向かって金属溶湯をそれぞれ排出する（つまり、第
２ランナ部Ｑｒｂ２にそれぞれ接続される）複数の溶湯
排出部Ｑｄを備えている。そして、より好ましくは、各
溶湯排出部Ｑｄは、上記溶湯流入部Ｑｉに対向する下流
側部位Ｐｑｄから離間した位置に設定されている。すな
わち、溶湯流入部Ｑｉに最も近い中央の溶湯排出部Ｑｄ
でも、溶湯流入部Ｑｉに対向する下流側部位Ｐｑｄから
距離Ｌｄだけ離間している。

【００６９】このように、容積部Ｑｖ２の下流側部分に
設けられた各溶湯排出部Ｑｄは、上流側部分に設けた溶
湯流入部Ｑｉに対向する下流側部位から離間した位置に
設定されているので、容積部Ｑｖ２が金属溶湯で略満た
される前に、上記溶湯流入部Ｑｉから流入した金属溶湯
が直接的に溶湯排出部Ｑｄから成形キャビティＱｗ２内
に供給されて、充填が不均一になることを防止できる。

【００７０】また、第２成形ワークＳｗ２には、上記第
１成形ワークＳｗ１と同じく、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Ｓｔ２
(厚さ１０ｍｍ)が設けられている。尚、第２金型Ｒ２に
は、成形キャビティＱｗ２の上記厚肉部Ｓｔ２に対応す
る部位を部分加圧するために、第１金型Ｒ１におけるも
のと同様の部分加圧用の加圧ピンＰｎ及びシリンダ装置
Ｃｙが設けられている。

【００７１】上記容積部Ｑｖ２は、例えば、上記厚肉部
Ｓｔ２に対応する部分と略同程度の厚さを有している。
つまり、容積部Ｑｖ２の厚さは、上記成形キャビティＱ
ｗ２の平均厚さよりも大きく設定されている。このよう
に、上記容積部Ｑｖ２の厚さは成形キャビティＱｖ２の
平均厚さよりも大きく設定されているので、容積部Ｑｖ
２内の金属溶湯が早期に流動性が低下することによる充
填不良の防止を図ることができるのである。

【００７２】更に、上記第２金型Ｒ２には、上記容積部
を所定温度に加熱する加熱手段として、図１７から良く
分かるように、加熱ヒータＨＴｖが設けられている。該
加熱ヒータＨＴｖは、第１ランナ部Ｑｒａ２及び容積部
Ｑｖとの干渉を回避するために、例えば、左右に対をな
して上下２本ずつ配置され、金型Ｒ２の外部に設置され
た電源およびコントローラ（共に不図示）に接続されて
いおり、上記容積部を２００〜４００℃の範囲内の所定
温度に加熱するように制御される。このように、上記容
積部を２００〜４００℃の範囲内の温度に加熱すること
により、容積部Ｑｖ２内の金属溶湯の温度低下（つま
り、流動性の低下）を防止し、成形キャビティＱｗ２内
への充填をより均一なものとすることができるのであ
る。

【００７３】上記第２金型Ｒ２のキャビティＱ２内にノ
ズル３から金属溶湯を射出・充填することにより、図１
２〜図１４に示されるように、第２成形ワークＳｗ２
に、第１ランナ部Ｑｒａ２に対応する第１ランナ対応部
分Ｓｒａ２，プラグキャッチャＱｐ２に対応するプラグ
キャッチャ対応部分Ｓｐ２，容積部Ｑｖ２に対応する容
積部対応部分Ｓｖ２，第２ランナ部Ｑｒｂ２に対応する
第２ランナ対応部分Ｓｒｂ２及びゲート部Ｑｇ２に対応
するゲート対応部分Ｓｇ２が連結されたままの第２成形
体Ｓ２が得られる。すなわち、この第２成形体S２は、
ランナ対応部分（第１ランナ対応部分Ｓｒａ２＋第２ラ
ンナ対応部分Ｓｒｂ２）の途中部に容積部対応部分Ｓｖ
２が設けられている点において、前述の第１成形体Ｓ１
と異なっている。

【００７４】上記第２成形ワークＳｗ２についても、図
１４において斜線ハッチングで示す４箇所Ｐ１〜Ｐ４の
密度を測定した。これら４箇所の測定部位Ｐ１〜Ｐ４
は、図１０に示した第１成形ワークＳｗ１についての測
定部位Ｐ１〜Ｐ４に対応している。従って、各測定部位
ごとに、第１，第２の成形ワークＳｗ１，Ｓｗ２の密度
をそれぞれ比較することにより、容積部Ｑｖ２を設けた
ことによる充填性向上の効果を調べることができる。
尚、上記４箇所の測定部位Ｐ１〜Ｐ４のうち、測定部位
Ｐ２は成形ワークＳｗ２の上記肉厚部Ｓｔ２に対応する
部位であり、上記加圧ピンＰｎを作動させて分加圧を行
った場合と行わなかった場合とについて、当該肉厚部Ｓ
ｔ２の密度を比較して引け巣防止の効果を調べた。測定
結果は、表２に示す通りであった。

【００７５】表２から良く分かるように、部分加圧を行
わない場合（「部分加圧”無し”」の場合）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
Ｓｔ１及びＳｔ２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Ｓｔ１及びＳｔ２（測定部位
Ｐ２点）に対して部分加圧を行うことにより（「部分加
圧”有り”」の場合）、合金Ａおよび合金Ｂのいずれの
材料についても、また、第１金型Ｒ１および第２金型Ｒ
２のいずれの金型方案においても（つまり、容積部Ｑｖ
２の有無に拘わらず）、厚肉部Ｓｔ１及びＳｔ２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Ｓｔ１及びＳｔ２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。

【００７６】このように、金属溶湯を成形キャビティＱ
ｗ１，Ｑｗ２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ことにより、通常、
凝固時に「引け」が発生し易い厚肉部Ｓｔ１，Ｓｔ２に
ついて、引け巣による欠陥発生を有効に防止できるので
ある。

【００７７】また、「容積部”無し”（第１金型）」の
欄と「容積部”有り”（第２金型）」で「容積部加熱”
無し”」の欄とを比較することにより、合金Ａおよび合
金Ｂのいずれの材料についても、容積部を設けた場合に
は、これが無い場合に比べて、各測定部位（Ｐ２〜Ｐ
４）の密度が大幅に高くなることが確認された。尚、測
定部位Ｐ１は、成形キャビティＱｗ１，Ｑｗ２のゲート
部Ｑｇ１，Ｑｇ２に隣接した部分に対応した箇所で、成
形ワークＳｗ１，Ｓｗ２の中で最も十分に充填されて密
度が高い（密度≒１）部位であるので、容積部の有無に
よる密度の差は余り無い。

【００７８】このように、複数のゲート部Ｑｇ２と射出
ノズル３の間に上記容積部Ｑｖ２を設けたことにより、
各ゲート部Ｑｇ２の上流側の通路面積を非常に大きく確
保でき、比較的層流に近い状態を維持しながら金属溶湯
を成形キャビティＱｗ２内に射出・充填しガス欠陥を少
なくすることが可能になり、また、通路面積が絞られた
ランナ部（第１ランナ部Ｑｒａ２＋第２ランナ部Ｑｒｂ
２）の長さを容積部Ｑｗ２の通路長さに相当するだけ短
くすることができ、射出ノズル３から成形キャビティＱ
ｗ２に至る経路での金属溶湯の温度低下（つまり、流動
性の低下）が抑制され、充填性が向上する。すなわち、
射出ノズル３から成形キャビティＱｗ２に至る射出経路
に上記容積部Ｑｖ２を設けることにより、金属溶湯を成
形キャビティＱｗ２内により均一に充填し、密度の高い
金属部材を安定して得られることが確認できた。

【００７９】更に、「容積部”有り”（第２金型）」の
場合について、「容積部加熱”無し”」の欄と「容積部
加熱”有り”」の欄とを比較することにより、容積部を
加熱した場合には、各測定部位（Ｐ２〜Ｐ４）の密度が
高くなることが確認された。尚、ここに、「容積部加
熱”無し”」とは、容積部Ｑｖ２が通常の型温（約２０
０℃）に保持された場合であり、「容積部加熱”有
り”」とは、上記加熱ヒータＨＴｖによって容積部Ｑｖ
２を２００〜４００℃の範囲内で所定温度（例えば、約
３００℃）に保持した場合である。

【００８０】このように、上記容積部Ｑｖ２を加熱ヒー
タＨＴｖによって型温（約２００℃）以上で４００℃以
下の範囲内の温度に加熱することにより、容積部Ｑｖ２
内の金属溶湯の温度低下（つまり、流動性の低下）が防
止され、成形キャビティＱｗ２内への充填をより均一な
ものとすることができることが確認された。

【００８１】また、図１８〜図１９は、本実施の形態に
係る第３成形ワークＳｗ３に所謂「だ肉」が付いたまま
の第３成形体Ｓ３を示す説明図である。図１８がその縦
断面、図１９が正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（［ｍ
ｍ］）である。この第３成形ワークＳｗ３は、上記第１
および第２成形ワークＳｗ１及びＳｗ２と同じく、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。

【００８２】この第３成形体Ｓ３は、前述の第２成形体
Ｓ２に類似しており、第３成形ワークＳｗ３に、第１ラ
ンナ対応部分Ｓｒａ３，プラグキャッチャ対応部分Ｓｐ
３，容積部対応部分Ｓｖ３及びゲート対応部分Ｓｇ３が
連結されている。すなわち、この第３成形体S３は、第
２成形体Ｓ２のように容積部対応部分Ｓｖ２とゲート対
応部分Ｓｇ２との間に第２ランナ対応部分Ｓｒｂ２が設
けられておらず、容積部対応部分Ｓｖ３とゲート対応部
分Ｓｇ３とが直接に繋がっている点において、前述の第
２成形ワークＳｗ２と異なっている。

【００８３】このように、各ゲート部が上記容積部の下
流側部分に直接に連通することにより、ランナ部の長さ
をより短く設定することができ、金属溶湯の流動性の低
下をより抑制して充填性を一層高め、金属溶湯を成形キ
ャビティ内により均一に充填することができるのであ
る。

【００８４】＜試験４＞次に、内側に開口部を有する成
形品を射出成形するに際して、ゲート部を工夫すること
によって、成形キャビティ内に金属溶湯をできるだけ均
一に充填できるようにする方法に関する試験４について
説明する。図２０および図２１は、上記射出成形機１及
び図２２に示す第３金型Ｒ３（金型Ｒ３ａ＋金型Ｒ３
ｂ）を用いて射出成形された第４成形ワークＳｗ４に所
謂「だ肉」が付いたままの第４成形体Ｓ４を示す説明図
である。図２０がその縦断面、また図２１が正面をそれ
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。

【００８５】上記第４成形ワークＳｗ４は、円筒部４ｃ
と底板部４ｂとを備え、縦断面の全体形状は略凹状であ
る。また、上記底板部４ｂの中央部分には開口部４ａが
設けられている。すなわち、第４成形ワークＳｗ４は、
その内側に開口部４ａを有している。尚、この第４成形
ワークＳｗ４は、正面視で外径３００［ｍｍ］の円形環
状をなしており、本願で言う「大型の成形品」に該当す
る。

【００８６】図２２に示されるように、互いに対をなす
金型Ｒ３ａと金型Ｒ３ｂとを衝合させて形成された上記
第３金型Ｒ３のキャビティＱ３は、第４成形ワークＳｗ
４に対応する成形キャビティＱｗ３と、射出ノズル３の
内部通路３Ｈに繋がるランナ部Ｑｒ３と、金属溶湯射出
時の溶湯の流れ方向を基準として、該ランナ部Ｑｒ３の
下流側に位置して成形キャビティＱｗ３内に開口し上記
射出ノズル３から射出された金属溶湯を成形キャビティ
Ｑｗ３内に流入させるゲート部Ｑｇ３とを備えている。
上記射出ノズル３は、キャビティＱ３の略中央に対向す
る位置に配設されている。つまり、ノズル３の射出位置
は、第４成形ワークＳｗ４の開口部４ａに対応する部位
に設定されている。そして、この射出位置から周囲の成
形キャビティＱｗ３に向けて広がる略環状のゲート部Ｑ
ｇ３が設けられている。

【００８７】このように、上記射出ノズル３からの射出
位置が成形ワークＳｗ４の開口部４ａに対応する部位に
設定され、上記射出位置から周囲の成形キャビティＱｗ
３に向けて広がる略環状のゲート部Ｑｇ３が設けられて
いることにより、成形キャビティＱｗ３内に金属溶湯を
より均一に充填することができ、密度の高い金属部材Ｑ
ｗ４を安定して得ることが可能になる。

【００８８】上記第３金型Ｒ３のキャビティＱ３内にノ
ズル３から金属溶湯を射出・充填することにより、図２
０および図２１に示されるように、第４成形ワークＳｗ
４に、ランナ部Ｑｒ４に対応するランナ対応部分Ｓｒ
４，プラグキャッチャＱｐ４に対応するプラグキャッチ
ャ対応部分Ｓｐ４及び環状のゲート部Ｑｇ４に対応する
ゲート対応部分Ｓｇ４が連結されたままの第４成形体Ｓ
４が得られる。

【００８９】また、図２３および図２４は、上記第４成
形ワークＳｗ４に対する比較例としての第５成形ワーク
Ｓｗ５に「だ肉」が付いたままの第５成形体Ｓ５を示す
説明図である。図２３がその縦断面、また、図２４が正
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。上記第
５成形ワークＳｗ５は、円筒部５ｃと底板部５ｂとを備
え、縦断面の全体形状は略凹状である。また、上記底板
部５ｂの中央部分には開口部５ａが設けられている。す
なわち、第５成形ワークＳｗ５は、上記第４成形ワーク
Ｓｗ４と同じく、その内側に開口部５ａを有している。

【００９０】上記第５成形体Ｓ５は、その成形用金型は
具体的には示さなかったが、第５成形ワークＳｗ５に、
金型のランナ部に対応するランナ対応部分Ｓｒ５，プラ
グキャッチャに対応するプラグキャッチャ対応部分Ｓｐ
５及びゲート部に対応するゲート対応部分Ｓｇ５が連結
されて構成されている。尚、この第５成形ワークＳｗ５
も、正面視で外径３００［ｍｍ］の円形環状をなしてお
り、本願で言う「大型の成形品」に該当する。

【００９１】この比較例に係る第５成形体Ｓ５では、ラ
ンナ対応部分Ｓｒ５と成形ワークＳｗ５との間に、放射
リブ状に配置された複数（４本）のゲート対応部分Ｓｇ
５が設けられている。すなわち、この第５成形体Ｓ５
は、ゲート対応部分Ｓｇ５が、環状に広がるものではな
く放射リブ状に配置された複数（４本）のものである点
において、前述の第４成形体Ｓ４と異なっている。

【００９２】上記第５成形ワークＳｗ５についても、図
２４において斜線ハッチングで示す３箇所Ｐｍ１〜Ｐｍ
３の密度を測定した。これら３箇所の測定部位Ｐｍ１〜
Ｐｍ３は、図２１に示した第４成形ワークＳｗ４につい
ての測定部位Ｐｍ１〜Ｐｍ３に対応している。従って、
各測定部位ごとに、第４，第５の成形ワークＳｗ４，Ｓ
ｗ５の密度をそれぞれ比較することにより、環状に広が
るゲート部Ｑｇ４を設けたことによる充填性向上の効果
を調べることができる。測定結果は、表３に示す通りで
あった。

【００９３】

【表３】

【００９４】表３から良く分かるように、環状ゲート
（第４成形ワークＳｗ４）の場合には、放射リブ状ゲー
ト（第５成形ワークＳｗ５）で非常に密度の低いＰｍ２
点について、その密度が極めて高くなる（密度≒１とな
る）。また、測定部位Ｐｍ３についても、その密度が大
幅に高められることが確認された。この結果は、合金Ａ
および合金Ｂのいずれの材料についても同様であった。
すなわち、成形キャビティＱｗ４内に金属溶湯をより均
一に充填する上で、ランナ部から成形キャビティに至る
ゲート部を環状に広がるものとすることが、極めて有効
であることが確認された。

【００９５】また、上述のように環状のゲート部を設け
た場合において、試験３で述べたような、厚肉部への部
分加圧、射出経路への容積部の設置および該容積部の加
熱を行うことにより、成形キャビティ内に金属溶湯をよ
り一層均一に充填できるようにすることが可能である。
図２５および図２６は、図２７および図２８に示す第４
金型Ｒ４（金型Ｒ４ａ＋金型Ｒ４ｂ）を用いて射出成形
された第６成形ワークＳｗ６に所謂「だ肉」が付いたま
まの第６成形体Ｓ６を示す説明図である。図２５がその
背面を、また、図２６がその縦断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。上記第６成形ワークＳｗ６
は、背面視で外径が３００［ｍｍ］の円形環状をなして
おり、本願で言う「大型の成形品」に該当する。

【００９６】図２７に示されるように、互いに対をなす
金型Ｒ４ａと金型Ｒ４ｂとを衝合させて形成された上記
第４金型Ｒ４のキャビティＱ４は、第６成形ワークＳｗ
６に対応する成形キャビティＱｗ４と、該成形キャビテ
ィＱｗ４内に開口し上記射出ノズル３（図２７において
は不図示）から射出された金属溶湯を成形キャビティＱ
ｗ４内に流入させる複数のゲート部Ｑｇ４と、各ゲート
部Ｑｇ４と上記射出ノズル３の間に設けられた所定容積
の容積部Ｑｖ４とを備えている。

【００９７】該容積部Ｑｖ４は、試験３で説明したもの
と同様の作用をなすもので、金属溶湯射出時の溶湯の流
れ方向を基準として、その上流側がランナ部Ｑｒ４を介
して上記射出ノズル３の内部通路３Ｈに繋がっている。
一方、上記容積部Ｑｖ４の下流側は、ノズル３の射出位
置から周囲の成形キャビティＱｗ４に向けて広がる環状
のゲート部Ｑｇ４に連通している。このように、射出ノ
ズル３から成形キャビティＱｗ４に至る射出経路に上記
容積部Ｑｖ４を設けることにより、金属溶湯を成形キャ
ビティＱｗ４内により均一に充填し、密度の高い金属部
材を安定して得ることが可能になる。

【００９８】上記第４金型Ｒ４のキャビティＱ４内にノ
ズル３から金属溶湯を射出・充填することにより、図２
５及び図２６に示されるように、第６成形ワークＳｗ６
に、ランナ部Ｑｒ４に対応するランナ対応部分Ｓｒ６，
プラグキャッチャＱｐ４に対応するプラグキャッチャ対
応部分Ｓｐ６，容積部Ｑｖ４に対応する容積部対応部分
Ｓｖ６及びゲート部Ｑｇ４に対応するゲート対応部分Ｓ
ｇ６が連結されたままの第２成形体Ｓ６が得られる。

【００９９】また、第６成形ワークＳｗ６には、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Ｓｔ６(例えば、厚さ１０ｍｍ)が設けられてい
る。第４金型Ｒ４には、成形キャビティＱｗ４の上記厚
肉部Ｓｔ６に対応する部位を部分加圧するために、第１
金型Ｒ１及び第２金型Ｒ２におけるものと同様の部分加
圧用の加圧ピンＰｎ及びシリンダ装置Ｃｙが設けられて
いる。上記容積部Ｑｖ４は、より好ましくは、上記厚肉
部Ｓｔ６に対応する部分と略同程度の厚さを有し、上記
成形キャビティＱｗ４の平均厚さよりも厚く設定されて
おり、容積部Ｑｖ４内の金属溶湯の流動性が早期に低下
することによる充填不良の防止が図られている。

【０１００】また、上記第４金型Ｒ４には、上記容積部
Ｑｖ４を、２００〜４００℃の範囲内で金型Ｒ４の通常
の型温よりも高い所定温度に加熱する加熱手段として、
加熱ヒータＨＴｖが設けられている。該加熱ヒータＨＴ
ｖは、図２７にも示すように、ランナ部Ｑｒ４との干渉
を回避するために、例えば、上下に対をなして配置され
ている。このように、上記容積部Ｑｖ４を加熱ヒータＨ
Ｔｖ４によって型温（約２００℃）以上で４００℃以下
の範囲内の温度に加熱することにより、容積部Ｑｖ４内
の金属溶湯の温度低下（つまり、流動性の低下）が防止
され、成形キャビティＱｗ４内への充填をより均一なも
のとすることができる。

【０１０１】尚、以上の実施の形態は、主として「大型
の成形品」を射出成形する場合についてのものであった
が、本発明は、かかる「大型の成形品」に限らず、これ
よりも小さいサイズの成形品を射出成形する場合にも有
効に適用することができる。また、上記実施の形態は、
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。

【０１０２】

【発明の効果】本願の第１の発明によれば、金属溶湯を
半溶融状態もしくは融点付近の溶融状態で成形キャビテ
ィ内に射出充填して内側に開口部を有する成形品（金属
部材）を得るに際して、上記射出ノズルからの射出位置
が上記成形品の開口部に対応する部位に設定され、上記
射出位置から周囲の成形キャビティに向けて広がる略環
状のゲート部が設けられているので、成形キャビティ内
に金属溶湯をより均一に充填することができ、密度の高
い金属部材を安定して得ることが可能になる。特に、ゲ
ート部と射出ノズルの間に、下流側がゲート部に連通し
上流側が上記射出ノズルに繋がる所定容積の容積部が設
けられているので、ゲート部の上流側の通路容積を非常
に大きく確保でき、金属溶湯を一旦この容積部に溜めた
上でゲート部から成形キャビティ内に充填することが可
能になる。これにより、比較的層流に近い状態を維持し
ながら金属溶湯を成形キャビティ内に射出・充填しガス
欠陥を少なくすることが期待できる。また、通路面積が
絞られたランナ部の長さを容積部の通路長さに相当する
だけ短くすることができ、射出ノズルから成形キャビテ
ィに至る経路での金属溶湯の温度低下（つまり、流動性
の低下）を抑制でき、充填性を向上させることができ
る。すなわち、射出ノズルから成形キャビティに至る射
出経路に上記容積部を設けることにより、金属溶湯を成
形キャビティ内により均一に充填し、密度の高い金属部
材をより安定して得ることが可能になる。

【０１０３】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。特に、上記容積部の厚さは上記成形キャビティの平
均厚さよりも大きく設定されているので、容積部内の金
属溶湯が早期に流動性が低下することによる充填不良の
防止を図ることができる。

【０１０４】更に、本願の第３の発明によれば、基本的
には、上記第１または第２の発明と同様の効果を奏する
ことができる。特に、金属溶湯として軽金属の溶湯が用
いられ、上記容積部を２００〜４００℃の範囲内の温度
に加熱する加熱手段を備えているので、容積部内の軽金
属溶湯の温度低下（つまり、流動性の低下）を防止し、
成形キャビティ内への充填をより均一なものとすること
ができる。

【０１０５】また、更に、本願の第４の発明によれば、
金属溶湯を半溶融状態もしくは融点付近の溶融状態で成
形キャビティ内に射出充填して内側に開口部を有する成
形品（金属部材）を得るに際して、上記射出ノズルから
の射出位置が上記成形品の開口部に対応する部位に設定
され、上記射出位置から周囲の成形キャビティに向けて
広がる略環状のゲート部が設けられているので、成形キ
ャビティ内に金属溶湯をより均一に充填することがで
き、密度の高い金属部材を安定して得ることが可能にな
る。特に、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。

【０１０６】また、更に、本願の第５の発明によれば、
特に、金属溶湯の温度が低く充填不良が生じ易い半溶融
射出成形において、上記第１〜第４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。

【０１０７】また、更に、本願の第６の発明によれば、
基本的には、上記第１〜第５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。特に、充填不良が生じ易
い「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、成
形キャビティ内に金属溶湯を均一に射出充填し、健全な
成形品を得ることができる。

【０１０８】また、更に、本願の第７の発明によれば、
特に、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２，第４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。

【０１０９】また、更に、本願の第８の発明によれば、
基本的には、上記第１〜第７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。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できるので、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。

【０１１０】また、本願の第９の発明によれば、金属溶
湯を半溶融状態もしくは融点付近の溶融状態で成形キャ
ビティ内に射出充填して内側に開口部を有する成形品
（金属部材）を得るに際して、上記射出ノズルからの射
出位置が上記成形品の開口部に対応する部位に設定さ
れ、上記射出位置から周囲の成形キャビティに向けて広
がる略環状のゲート部が設けられているので、成形キャ
ビティ内に金属溶湯をより均一に充填することができ、
密度の高い金属部材を安定して得ることが可能になる。
特に、ゲート部と射出ノズルの間に、下流側がゲート部
に連通し上流側が上記射出ノズルに繋がる所定容積の容
積部が設けられているので、ゲート部の上流側の通路容
積を非常に大きく確保でき、金属溶湯を一旦この容積部
に溜めた上でゲート部から成形キャビティ内に充填する
ことが可能になる。これにより、比較的層流に近い状態
を維持しながら金属溶湯を成形キャビティ内に射出・充
填しガス欠陥を少なくすることが期待できる。また、通
路面積が絞られたランナ部の長さを容積部の通路長さに
相当するだけ短くすることができ、射出ノズルから成形
キャビティに至る経路での金属溶湯の温度低下（つま
り、流動性の低下）を抑制でき、充填性を向上させるこ
とができる。すなわち、射出ノズルから成形キャビティ
に至る射出経路に上記容積部を設けることにより、金属
溶湯を成形キャビティ内により均一に充填し、密度の高
い金属部材をより安定して得ることが可能になる。

【０１１１】更に、本願の第１０の発明によれば、基本
的には、上記第９の発明と同様の効果を奏することがで
きる。特に、金属溶湯として軽金属の溶湯が用いられ、
上記容積部を２００〜４００℃の範囲内の温度に加熱す
る加熱手段を備えているので、容積部内の軽金属溶湯の
温度低下（つまり、流動性の低下）を防止し、成形キャ
ビティ内への充填をより均一なものとすることができ
る。

【０１１２】また、更に、本願の第１１の発明によれ
ば、特に、金属溶湯の温度が低く充填不良が生じ易い半
溶融射出成形において、上記第９または第１０の発明と
同様の効果を奏することができる。

【０１１３】また、更に、本願の第１２の発明によれ
ば、基本的には、上記第９〜第１１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。特に、充填不良が
生じ易い「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、成形キャビティ内に金属溶湯を均一に射出充填し、
健全な成形品を得ることができる。

【０１１４】また、更に、本願の第１３の発明によれ
ば、特に、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９の発明と同様の効果を
奏することができる。

【０１１５】

【０１１６】また、更に、本願の第１４の発明によれ
ば、基本的には、上記第９〜第１３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。特に、半溶融射出
成形法により金属部材を成形するに際して、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、所要の流動
性を安定して確保することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【図３】 図２のＹ３−Ｙ３線に沿った断面説明図であ
る。

【図４】 試験２に係る成形体の正面説明図である。

【図５】 図４のＹ５−Ｙ５線に沿った断面説明図であ
る。

【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。

【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。

【図８】 試験３に係る第１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。

【図９】 試験３に係る第１成形体の正面説明図であ
る。

【図１０】 試験３に係る第１成形体の背面説明図であ
る。

【図１１】 試験３に係る第１金型の縦断面説明図であ
る。

【図１２】 試験３に係る第２成形体の縦断面説明図で
あって図１３のＹ１２−Ｙ１２線に沿った断面説明図で
ある。

【図１３】 試験３に係る第２成形体の正面説明図であ
る。

【図１４】 試験３に係る第２成形体の背面説明図であ
る。

【図１５】 試験３に係る第２金型の縦断面説明図であ
る。

【図１６】 上記第２金型の要部を拡大して示す縦断面
説明図である。

【図１７】 上記第２金型の縦断面説明図であって図１
５のＹ１７−Ｙ１７線に沿った断面説明図である。

【図１８】 本実施の形態に係る第３成形体の縦断面説
明図であって図１９のＹ１８−Ｙ１８線に沿った断面説
明図である。

【図１９】 上記第３成形体の正面説明図である。

【図２０】 試験４に係る第４成形体の縦断面説明図で
あって図２１のＹ２０−Ｙ２０線に沿った断面説明図で
ある。

【図２１】 試験４に係る第４成形体の正面説明図であ
る。

【図２２】 試験４に係る第３金型の縦断面説明図であ
る。

【図２３】 試験４の比較例に係る第５成形体の縦断面
説明図であって図２４のＹ２３−Ｙ２３線に沿った断面
説明図である。

【図２４】 試験４の比較例に係る第５成形体の正面説
明図である。

【図２５】 本実施の形態に係る第６成形体の背面説明
図である。

【図２６】 上記第６成形体の縦断面説明図であって図
２５のＹ２６−Ｙ２６線に沿った断面説明図である。

【図２７】 上記第６成形体用の第４金型の縦断面説明
図である。

【図２８】 上記第４金型の横断面説明図であって図２
７のＹ２８−Ｙ２８線に沿った断面説明図である。

【図２９】 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。

【図３０】 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。

【図３１】 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。

【符号の説明】

１…射出成形機 ３…射出ノズル ２３…外接円 Ｃｙ…（加圧用）シリンダ装置 ＨＴｖ，ＨＴｖ４…加熱ヒータ Ｐｎ…加圧ピン Ｑｇ３，Ｑｇ４…環状のゲート部 Ｑｐ２，Ｑｐ３，Ｑｐ４…凹部（プラグキャッチャ） Ｑｖ２，Ｑｖ４…容積部 Ｑｗ２，Ｑｗ３，Ｑｗ４…成形キャビティ Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…金型 Ｓｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ６…厚肉部 Ｓｗ１，Ｓｗ２，Ｓｗ３，Ｓｗ４，Ｓｗ６…成形ワーク

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属溶湯を半溶融状態もしくは融点付近
   の溶融状態で射出ノズルから成形型の成形キャビティ内
   に射出充填して内側に開口部を有する成形品を得るよう
   にした金属部材の射出成形装置であって、 上記射出ノズルからの射出位置が上記成形品の開口部に
   対応する部位に設定され、上記射出位置から周囲の成形
   キャビティに向けて広がる略環状のゲート部が設けられ
   ており、上記ゲート部と上記射出ノズルの間に、下流側
   がゲート部に連通し上流側が射出ノズルに繋がる所定容
   積の容積部が設けられていることを特徴とする金属部材
   の射出成形装置。
2. 【請求項２】 上記容積部の厚さは上記成形キャビティ
   の平均厚さよりも大きく設定されていることを特徴とす
   る請求項１記載の金属部材の射出成形装置。
3. 【請求項３】 上記金属溶湯として軽金属の溶湯が用い
   られ、上記容積部を２００〜４００℃の範囲内の温度に
   加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載の金属部材の射出成形装置。
4. 【請求項４】 金属溶湯を半溶融状態もしくは融点付近
   の溶融状態で射出ノズルから成形型の成形キャビティ内
   に射出充填して内側に開口部を有する成形品を得るよう
   にした金属部材の射出成形装置であって、 上記射出ノズルからの射出位置が上記成形品の開口部に
   対応する部位に設定され、上記射出位置から周囲の成形
   キャビティに向けて広がる略環状のゲート部が設けられ
   ており、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）を有する凹部が形成され、
   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されていることを特
   徴とする金属部材の射出成形装置。
5. 【請求項５】 上記金属溶湯を半溶融状態で上記射出ノ
   ズルから射出することを特徴とする請求項１〜請求項４
   のいずれか一に記載の金属部材の射出成形装置。
6. 【請求項６】 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）以上のものであることを特徴とする請求項１〜請求
   項５のいずれか一に記載の金属部材の射出成形装置。
7. 【請求項７】 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２，請求項４のい
   ずれか一に記載の金属部材の射出成形装置。
8. 【請求項８】 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加
   圧手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜請
   求項７のいずれか一に記載の金属部材の射出成形装置。
9. 【請求項９】 金属溶湯を半溶融状態もしくは融点付近
   の溶融状態で射出ノズルから成形型の成形キャビティ内
   に射出充填して内側に開口部を有する成形品を得るよう
   にした金属部材の射出成形方法であって、 上記射出ノズルからの射出位置が上記成形品の開口部に
   対応する部位に設定され、上記射出位置から周囲の成形
   キャビティに向けて広がる略環状のゲート部が設けられ
   ており、上記ゲート部と上記射出ノズルの間に、下流側
   がゲート部に連通し上流側が射出ノズルに繋がる所定容
   積の容積部が設けられ、該容積部および上記環状のゲー
   ト部を介して上記成形キャビティ内に金属溶湯を供給充
   填することを特徴とする金属部材の射出成形方法。
10. 【請求項１０】 上記金属溶湯として軽金属の溶湯が用
    いられ、上記容積部は加熱手段により２００〜４００℃
    の範囲内の温度に加熱されることを特徴とする請求項９
    記載の金属部材の射出成形方法。
11. 【請求項１１】 上記金属溶湯を半溶融状態で上記射出
    ノズルから射出することを特徴とする請求項９または請
    求項１０に記載の金属部材の射出成形方法。
12. 【請求項１２】 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）以上のものであることを特徴とする請求項９〜請
    求項１１のいずれか一に記載の金属部材の射出成形方
    法。
13. 【請求項１３】 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９に記載の金属部材の射出
    成形方法。
14. 【請求項１４】 上記金属溶湯の固相率（Ｆs［％］）
    と平均固相径（ｄs［μm］）の積（Ｆs×ｄs）が４００
    ０以下となるように設定して射出成形を行うことを特徴
    とする請求項９〜請求項１３のいずれか一に記載の金属
    部材の射出成形方法。