JP3677738B2

JP3677738B2 - Injection plunger with ring valve for metal material molding

Info

Publication number: JP3677738B2
Application number: JP2001066537A
Authority: JP
Inventors: 清登滝澤; 紀泰甲田; 祐司林; 守宮川
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: JP2002263819A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、亜鉛、マグネシウム又はそれら合金等の金属材料を溶解して射出成形する場合に採用し得る射出プランジャに関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
低溶融点の金属材料は、溶解してプラスチック材料と同様に射出成形することができるが、液相状態に完全溶解した金属材料は、プラスチック材料とは異なって粘度が無いに等しく、流動抵抗も生じ難いことから、プラスチックの射出成形に使用されているスクリュ先端のリングバルブ付きプランジャでは、プランジャの前進により生ずる射出負荷圧により、リングバルブが後退してプランジャ周囲の流路が閉弁された後にも、リングバルブ周囲の摺動クリアランスから逆流して計量室から漏れ、その分量が計量不足となって成形精度が良好な金属製品を成形することが困難とされている。
【０００３】
そこで、リングバルブの外周面に通常のピストンリングによるシールリングを埋設し、そのシールリングによりリングバルブ周囲の摺動クリアランスを遮断して、射出負荷圧による計量材料の逆流を防止することが行われている。
この場合には、リングバルブがシールリングを介して計量室の内周面により保持されることになるので、計量室内におけるプランジャの位置が中心から僅かでもずれて挿入されると、リングバルブとシートリングとの当接面（開閉面）にもずれが生じて、射出時にシートリングがリングバルブの当接面を均等に押圧することができず、僅かではあるがリングバルブに傾が生ずるようになる。
このリングバルブの傾により当接面に隙間ができ易くなり、またシールリングによる噛りも生じ易くなって摩耗し、これらが原因で射出時にバルブシールや摺動クリアランスから計量材料が漏れて逆流する、という課題を有する。
【０００４】
また金属材料では、プラスチック材料とは異なって、溶解中に溶湯面にスラッジ（酸化物）が発生する。このスラッジは設定溶融温度では溶解し難いもので、攪拌により溶湯の中に取り込まれ易く、それが粒子となって溶融材料と共に金型に射出される。しかし、粒子が微細なものは特に問題視されることはないが、大きな粒子はそのまま製品に現れ、外観及び物性にも悪影響を及ぼすので、混入を防止する必要がある。
【０００５】
この発明は、上記事情から考えられたものであって、その目的は、リングバルブの後端面が当接されるプランジャ後部のシールリングを、プランジャの保持に兼用し、これにより計量室に対するプランジャの位置を常にリングバルブと共に中心に設定できるようにして、上記摺動クリアランスからの逆流を防止し、また流路の流入間隙を狭く設定することにより、製品に悪影響を及ぼす大きな粒子のスラッジの混入を防止した新たな金属材料成形用のリングバルブ付き射出プランジャを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的によるこの発明は、外周面にシールリングを埋設したリングバルブを外周囲に進退自在に備え、そのリングバルブとプランジャとの間に形成した流路を、リングバルブの後端面とプランジャ後部のシートリングとの接離により開閉できるようにして、金属材料の溶解容器の先端部に設けた円筒形の計量室に移動自在に嵌挿した射出プランジャであって、上記シートリングの外径を流通個所を残して上記計量室の内径とほぼ同一に形成するとともに、流路後端の流入間隙を狭く形成して、シートリングによりプランジャを計量室中心に保持し、上記バルブ当接面に臨むリングバルブの後端面内側を、環状でフラットな凸面による開閉面に突出形成して、後端面外側をシートリングから隔離してなる、というものである。
【０００７】
また上記リングバルブは、外周面に複数条のシールリングを拡径自在に埋設して備え、かつ上記流路後端の流入間隙は、プランジャ後部の拡径により狭く形成されている、というものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図中１は外周囲にバンドヒータ（図は省略）を備えた円筒体による金属材料の溶解容器、２はノズル部材で、容器内径よりも小径のシリンダの前部を、内部に流通路３を有するノズルヘッド４に形成し、後部内を円筒形の計量室５として、溶解容器１の先端面にボルトにより取付けたものからなる。
【０００９】
上記溶解容器１の内部には、中空軸６の外周囲に複数枚の攪拌翼７，７と先端保持板８，８とを備えた回転自在な攪拌機９と、その中空軸６に進退自在に貫挿した射出ロッド１０の先端にネジ着して、攪拌機９から上記計量室５に摺動自在に嵌装したプランジャ１１とからなる射出プランジャ１２が設けてある。
【００１０】
上記プランジャ１１は、外周面に２条のシールリング１３，１３を埋設して有するリングバルブ１４を進退自在に備え、そのリングバルブ１４とプランジャ１１との間に形成した流路１５を、リングバルブ１４の後端面とプランジャ後部のシートリング１６との接離により開閉できるようにして、上記計量室５に摺動自在に嵌装してある。
【００１１】
上記シートリング１６は、垂直面に形成したバルブ当接面１６ａを除く面内に、流通個所１７を残して部分的に外径が計量室５の内径とぼほ同一に形成されており、それによりプランジャ１１をリングバルブ１４と共に計量室５の中心に保持できるようにしてある。
またシートリング１６を受けるプランジャ後部１１ａはフランジ状に拡径形成され、これにより流路後端の流入間隙１８を出来るだけ狭く形成して、時折り発生する製品に悪影響を与えるような大きな粒子のスラッジが、流路１５に流れ込むのを制限する一方、時にはリングバルブ１４の後端の振れを極力小さく支持する。
【００１２】
また上記バルブ当接面１６ａに臨むリングバルブ１４の後端面内側は、環状でフラットな凸面による開閉面１４ａに突出形成してあり、それにより閉弁時にも後端面外側がシートリング１６から離れて開放間隙１９を形成し、開閉面１４ａのみがバルブ当接面１６ａに隙間なく密着するようにしてある。
【００１３】
上記シールリング１３は、合わせ目を有する通常の拡径自在な耐熱性のピストンリングからなり、その幅と高さは張力が１Ｋｇ前後となるような幅と高さ寸法を計算で求めて決められる。
また上記リングバルブ１４に施したリング溝２０の溝幅や深さは、射出負荷圧時に張力の作用によりシールリング１３がリングバルブ外周の摺動クリアランスを遮断し、射出プランジャ１２の計量後退時には、コールドプラグ２１によるノズル口の密閉で生ずる負圧により、張力が低減してシールリング１３の周りにクリアランスが生じて、プランジャ１１の後退移動が、負圧により困難とならないような隙間が生ずるような寸法をもって形成してある。
【００１４】
因に、１例を挙げれば、リングバルブ径φ３６mmで、

である。
【００１５】
上記射出プランジャ１２による溶融金属の計量はプランジャ１１の後退移動により行うことができる。
射出後のノズル口は残留した溶融金属の冷却固化により生じたコールドプラグ２１により密栓されており、その状態でプランジャ１１を前進位置から後退移動すると、図４（Ｂ）に示すように、射出負荷圧により閉弁状態にあって計量材料の逆流を防止していたリングバルブ１４が、計量室内の負圧による引張と材料圧により前進移動して、図４（Ａ）に示すように、開閉面１４ａがバルブ当接面１６ａから離れ、溶解容器１に蓄えられている溶融金属（図示せず）が、上記流路１５から後退移動に伴い拡張されつつある計量室５に流れ込み、図１に示す後退限位置で停止するまで計量を行うことができる。
【００１６】
この計量工程において、溶融金属に混入したスラッジも流路１５から計量室５に流入するので、流路１５の流入間隙１８を極力狭く（例えば、直径で０．００８mm程まで）形成して、そこを通過するスラッジの粒子を微小のものに制限するのが最も好ましいが、０．５mm程度の流入間隙１８であっても、製品によっては混入したスラッジにより外観や物性が損なわれるようなことはない。
【００１７】
また上記バルブ当接面１６ａに臨むリングバルブ１４の後端面内側を突出して、後端面外側に開放間隙１９を形成したので、大きな粒子のスラッジは、その開放間隙１９に留まって流路１５への流入が阻止されるので、製品への影響も防止されることになる。
【００１８】
次に、計量材料の金型（図示せず）への射出は、油圧力などにより上記射出プランジャ１２に射出圧力を加えて行われるが、この際、ノズル部材４のノズル口は、上述のようにコールドプラグ２１により塞がれているので材料圧が上昇し、これが射出負荷圧となって、バルブ当接面１６ａに開閉面１４ａが突き当たるところまで、リングバルブ１４が後退移動し、これにより閉弁が行われて計量材料の逆流が防止されるようになる。
【００１９】
さらに射出圧力の上昇によりコールドプラグ２１が金型側に押し出されて、計量材料はノズル口から金型に射出される。また射出により射出負荷圧は低減するが、射出が終了するまではシートリング１６がリングバルブ１４を押圧しているので、射出中の計量材料の逆流による漏れも防止されるようになる。
【００２０】
上記射出工程において、プランジャ１１はシートリング１６によりリングバルブ１４と共に計量室５の中心に位置し、またその位置はプランジャ１１がシートリング１６により常に保持された状態にあるので、長期にわたり進退移動しても変わるところがない。
【００２１】
このため射出時にシートリング１６がリングバルブ１４の開閉面１４ａを均等に押圧することになるので、偏荷重によるリングバルブ１４の傾は生じ難く、開閉面１４ａはバルブ当接面１６ａに密着して閉弁状態を維持し、計量材料の逆流を防止する。
またリングバルブ１４はシートリング１６により均等に押圧されながら、計量室５の内壁面と平行に移動するので、シールリングによる噛りも起こらず、そのシール機能を長く維持することになるので、摺動クリアランスからの計量材料の漏れによる逆流も防止される。
【００２２】
このようなことから、外周面にシールリング１３を埋設したリングバルブ１４を、進退自在に備えたプランジャ１１による射出プランジャ１２であっても、計量した溶融金属の逆流を確実に防止でき、またスラッジによる課題も解決されるので、成形状態が良好で成形精度に優れた金属製品を射出成形することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るリングバルブ付き射出プランジャを備えた溶解容器先端部の計量終了時の縦断側面図である。
【図２】同じく射出終了時の縦断側面図である。
【図３】計量終了位置における射出プランジャの縦断面図である。
【図４】リングバルブの後端面による流路の開弁状態（Ａ）と閉弁状態（Ｂ）とを示す縦断部分図である。
【符号の説明】
１溶解容器
２ノズル部材
５計量室
９攪拌機
１０射出ロッド
１１プランジャ
１１ａプランジャ後部
１２射出プランジャ
１３シールリング
１４リングバルブ
１４ａ開閉面
１５流路
１６シートリング
１６ａバルブ当接面
１７流通個所
１８流入間隙
１９開放間隙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an injection plunger that can be used when injection molding is performed by melting a metal material such as zinc, magnesium, or an alloy thereof.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
A metal material with a low melting point can be melted and injection-molded in the same way as a plastic material, but a metal material that is completely dissolved in a liquid phase is equivalent to a non-viscous material and has a resistance to flow, unlike a plastic material. In the plunger with a ring valve at the screw tip used for plastic injection molding, the ring valve is retracted and the flow path around the plunger is closed due to the injection load pressure generated by the advance of the plunger. However, backflow from the sliding clearance around the ring valve leaks from the measuring chamber, and the amount is insufficiently measured, making it difficult to form a metal product with good forming accuracy.
[0003]
Therefore, a seal ring with a normal piston ring is embedded on the outer peripheral surface of the ring valve, and the sliding clearance around the ring valve is blocked by the seal ring to prevent backflow of the metering material due to the injection load pressure. ing.
In this case, since the ring valve is held by the inner peripheral surface of the measuring chamber via the seal ring, the ring valve and the seat are inserted when the position of the plunger in the measuring chamber is slightly shifted from the center. The contact surface (opening / closing surface) with the ring also shifts so that the seat ring cannot press the contact surface of the ring valve evenly during injection, and the ring valve is slightly inclined. Become.
This tilting of the ring valve makes it easy to create a gap on the abutment surface, and the seal ring is also likely to bite and wear, causing the metering material to leak back from the valve seal and sliding clearance during injection. , Has the problem of.
[0004]
In addition, unlike plastic materials, metal materials generate sludge (oxide) on the molten metal surface during melting. This sludge is difficult to dissolve at the set melting temperature and is easily taken into the molten metal by stirring, and the sludge becomes particles and is injected into the mold together with the molten material. However, fine particles are not particularly regarded as a problem, but large particles appear in the product as they are and adversely affect the appearance and physical properties, so it is necessary to prevent mixing.
[0005]
The present invention has been conceived from the above circumstances. The purpose of the present invention is to use the seal ring at the rear of the plunger against which the rear end surface of the ring valve abuts for holding the plunger. The position can always be set at the center together with the ring valve to prevent back flow from the sliding clearance, and by setting the inflow gap of the flow path to be narrow, contamination of large particle sludge that adversely affects the product is prevented. An object is to provide an injection plunger with a ring valve for forming a new metal material which is prevented.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a ring valve having a seal ring embedded in the outer peripheral surface thereof is provided so as to freely advance and retreat to the outer periphery, and a flow path formed between the ring valve and the plunger is provided between the rear end surface of the ring valve and the rear portion of the plunger. An injection plunger that can be opened and closed by contact with and separated from the seat ring, and is movably inserted into a cylindrical measuring chamber provided at the tip of a melting container for metal material, and circulates the outer diameter of the seat ring. A ring that is formed to be almost the same as the inner diameter of the measuring chamber, leaving a portion, and a narrow inflow gap at the rear end of the flow path, holding the plunger at the center of the measuring chamber by a seat ring, and facing the valve contact surface The inner side of the rear end surface of the valve is formed so as to protrude from an open / close surface formed by an annular flat convex surface, and the outer side of the rear end surface is isolated from the seat ring.
[0007]
Further, the ring valve is provided with a plurality of seal rings embedded in the outer peripheral surface so as to be able to expand in diameter, and the inflow gap at the rear end of the flow path is formed narrowly by increasing the diameter of the rear portion of the plunger. is there.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the figure, 1 is a metal material melting container with a cylindrical body provided with a band heater (not shown) on the outer periphery, 2 is a nozzle member, and a front part of a cylinder having a smaller diameter than the inner diameter of the container and a flow passage 3 inside. The nozzle head 4 has a cylindrical measuring chamber 5 formed in the rear portion, and is attached to the distal end surface of the dissolution vessel 1 with bolts.
[0009]
Inside the dissolution vessel 1, a rotatable agitator 9 having a plurality of stirring

blades

7, 7 and

tip holding plates

8, 8 on the outer periphery of the hollow shaft 6, and can move forward and backward with the hollow shaft 6. An injection plunger 12 comprising a plunger 11 which is screwed onto the tip of the injection rod 10 inserted therethrough and is slidably fitted from the stirrer 9 into the measuring chamber 5 is provided.
[0010]
The plunger 11 is provided with a ring valve 14 having two

seal rings

13 and 13 embedded in the outer peripheral surface thereof so as to freely advance and retract, and a flow path 15 formed between the ring valve 14 and the plunger 11 is provided as a ring valve. 14 is slidably fitted into the measuring chamber 5 so that it can be opened and closed by contact and separation between the rear end surface of the 14 and the seat ring 16 at the rear of the plunger.
[0011]
The seat ring 16 has an outer diameter which is partially the same as the inner diameter of the measuring chamber 5 except for the valve contact surface 16a formed on the vertical surface, with the flow passage 17 remaining. Thus, the plunger 11 can be held in the center of the measuring chamber 5 together with the ring valve 14.
Further, the plunger rear portion 11a receiving the seat ring 16 is formed in a flange-like diameter, thereby forming an inflow gap 18 at the rear end of the flow path as narrow as possible, so that large particles that have an adverse effect on products that are occasionally formed are adversely affected. While sludge restricts the flow into the flow path 15, it sometimes supports the vibration of the rear end of the ring valve 14 as small as possible.
[0012]
Further, the inner side of the rear end surface of the ring valve 14 facing the valve contact surface 16a is formed so as to protrude from the opening / closing surface 14a formed by an annular flat convex surface, so that the outer side of the rear end surface is separated from the seat ring 16 when the valve is closed. An open gap 19 is formed so that only the open / close surface 14a is in close contact with the valve contact surface 16a without any gap.
[0013]
The seal ring 13 is composed of a normal heat-resistant piston ring having a seam that can be expanded, and the width and height thereof are determined by calculating the width and height so that the tension is about 1 kg. .
Further, the groove width and depth of the ring groove 20 formed on the ring valve 14 is such that the seal ring 13 blocks the sliding clearance on the outer periphery of the ring valve by the action of tension at the time of injection load pressure, and when the injection plunger 12 is reversely measured, The negative pressure generated by the sealing of the nozzle opening by the cold plug 21 reduces the tension and creates a clearance around the seal ring 13, so that a clearance is generated so that the backward movement of the plunger 11 is not difficult due to the negative pressure. It is formed with dimensions.
[0014]
For example, a ring valve diameter of 36 mm

It is.
[0015]
The molten metal can be measured by the injection plunger 12 by the backward movement of the plunger 11.
The nozzle port after injection is sealed with a cold plug 21 generated by cooling and solidifying the remaining molten metal, and when the plunger 11 is moved backward from the advanced position in this state, as shown in FIG. As shown in FIG. 4A, the ring valve 14 that has been closed by the pressure and has prevented the backflow of the metering material is moved forward by the negative pressure in the metering chamber and the material pressure. 14a moves away from the valve contact surface 16a, and molten metal (not shown) stored in the melting container 1 flows from the flow path 15 into the measuring chamber 5 which is being expanded as it moves backward, as shown in FIG. Weighing is possible until it stops at the backward limit position.
[0016]
In this measuring step, since sludge mixed in the molten metal also flows into the measuring chamber 5 from the flow path 15, the inflow gap 18 of the flow path 15 is formed as narrow as possible (for example, up to about 0.008 mm in diameter). Although it is most preferable to limit the sludge particles passing through to a minute one, even if the inflow gap 18 is about 0.5 mm, depending on the product, the appearance and physical properties are not impaired by the mixed sludge. .
[0017]
Further, since the rear end surface inside the ring valve 14 facing the valve contact surface 16a protrudes and the open gap 19 is formed outside the rear end surface, large particle sludge stays in the open gap 19 and enters the flow path 15. Since the inflow is blocked, the influence on the product is also prevented.
[0018]
Next, the metering material is injected into a mold (not shown) by applying an injection pressure to the injection plunger 12 by an oil pressure or the like. At this time, the nozzle opening of the nozzle member 4 is as described above. Since the material pressure rises because it is blocked by the cold plug 21, this becomes the injection load pressure, and the ring valve 14 moves backward until the opening / closing surface 14 a comes into contact with the valve contact surface 16 a, thereby closing it. A valve is provided to prevent back flow of the metering material.
[0019]
Furthermore, the cold plug 21 is pushed out to the mold side due to the rise of the injection pressure, and the metering material is injected from the nozzle port into the mold. Although the injection load pressure is reduced by the injection, since the seat ring 16 presses the ring valve 14 until the injection is completed, leakage due to the backflow of the metering material during the injection is prevented.
[0020]
In the above injection process, the plunger 11 is located in the center of the measuring chamber 5 together with the ring valve 14 by the seat ring 16, and the position of the plunger 11 is always held by the seat ring 16, so that it moves forward and backward for a long time. But there is no change.
[0021]
For this reason, since the seat ring 16 presses the opening / closing surface 14a of the ring valve 14 evenly during injection, the inclination of the ring valve 14 due to an unbalanced load is unlikely to occur, and the opening / closing surface 14a is in close contact with the valve contact surface 16a. Keep the valve closed and prevent back flow of the metering material.
Further, the ring valve 14 moves in parallel with the inner wall surface of the measuring chamber 5 while being pressed evenly by the seat ring 16, so that the seal ring does not bite and the sealing function is maintained for a long time. Backflow due to leakage of metering material from the dynamic clearance is also prevented.
[0022]
Therefore, even when the ring valve 14 having the seal ring 13 embedded in the outer peripheral surface thereof is an injection plunger 12 by the plunger 11 provided to be able to advance and retreat, it is possible to reliably prevent the backflow of the measured molten metal and the sludge. Therefore, it is possible to injection-mold a metal product having a good molding state and excellent molding accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a longitudinal section at the end of measurement of a distal end portion of a dissolution container having an injection plunger with a ring valve according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal side view at the end of injection, similarly.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an injection plunger at a measurement end position.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a valve open state (A) and a valve closed state (B) of a flow path by a rear end surface of the ring valve.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dissolution container 2 Nozzle member 5 Measuring chamber 9 Stirrer 10 Injection rod 11 Plunger 11a Plunger rear part 12 Injection plunger 13 Seal ring 14 Ring valve 14a Opening / closing surface 15 Flow path 16 Seat ring 16a Valve contact surface 17 Distribution point 18 Inflow gap 19 Opening gap

Claims

A ring valve with a seal ring embedded in the outer peripheral surface is provided so as to be able to advance and retreat to the outer periphery. An injection plunger that is movably fitted in a cylindrical measuring chamber provided at the tip of a metal material melting container so that it can be opened and closed. The inside of the rear end face of the ring valve facing the valve contact surface is formed by holding the plunger at the center of the measuring chamber by the seat ring, and forming the inflow gap at the rear end of the flow path narrowly. An injection plunge with a ring valve for forming a metal material, characterized in that it is formed by projecting on an opening and closing surface with an annular flat convex surface, and the rear end surface outside is isolated from the seat ring .

The ring valve is provided with a plurality of seal rings embedded in an outer peripheral surface so as to be able to expand the diameter, and the inflow gap at the rear end of the flow path is formed narrower by increasing the diameter of the rear portion of the plunger. The injection plunger with a ring valve for molding a metal material according to claim 1.