JP3706023B2

JP3706023B2 - 金属製品の真空成形装置

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Publication number: JP3706023B2
Application number: JP2000398198A
Authority: JP
Inventors: 洋輔山田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: JP2002192319A

Description

【０００１】
【発明の属する伎術分野】
本発明は、マグネシウム、アルミニウム等の低融点金属の単体又は合金で構成される金属材料から金属製品を得る真空成形装置に関し、さらに詳しくはスクリュ式射出成形機あるいはダイキャスト方式と言われているプランジャ、ピストン等からなるラム式圧入機から構成された金属製品の真空成形装置に関するものである。
【０００２】
金属製品の成形方法に、溶融金属材料をプランジャ、ピストン等のラムから金型のキャビティに圧入し加圧鋳造する成形方法が知られている。この成形方法の実施に使用される成形装置の１つであるホツトチャンバ式ダイキヤスト機は、金属材料を溶融する溶解炉、溶融金属材料を金型のキャビティに油圧力で鋳込むラム（プランジャ）、金型、型締機構、油圧発生装置等で構成されている。したがって、溶解炉で溶融した溶融金属材料をプランジャの先端のグースネツク先端部内に自動的に蓄積した後、プランジヤで金型のキャビティに鋳込み、冷却後に金型を開くと、金属成形品が得られる。
【０００３】
また、スクリュ式射出成形機でも金属製品が成形されている。この射出成形機は、金属材料を貯蔵予熱するホツパ、溶融するシリンダ、溶融金属材料を定量毎射出するスクリュ、射出ノズル、ホットランナ、成形品を賦形する金型、型締装置、油圧発生装置等の機器から構成されている。このスクリュ式射出成形機では、金属材料はスクリュを回転駆動するときの、スクリュとシリンダ内表面との間で生じる摩擦熱と、シリンダの外周部に設けられている電気ヒータから供給される電気熱とで溶融される。そこで、溶融されシリンダの先方に蓄積された溶融金属材料をスクリュを軸方向に駆動して、射出ノズル、ホットランナを通して金型のキャビティ内に射出充填し、冷却後、型開すると金属製品が取出される。
【０００４】
上記のようにして金属製品を得る時、スクリュの回転とシリンダの温度を精密に運転制御すると、金属材料の固体と液体の共存状態が生まれ、いわゆる半凝固のチクソ状物質を得ることができる。このようなチクソ状金属材料の性質を利用した金属製品の成形方法は、例えは特公平１−３３５４１号、同２−１５６２０号等により提案されている。これらの公報に記載されている成形装置は、精密に温度制御可能な電気ヒータ付きシリンダ、スクリュ、ホツパ、射出ノズル、ホットランナ、金型、型締装置、油圧発生装置等で構成され、さらにシリンダ供給部には金属材料が酸素と反応するのを防ぐため、アルゴンガス等の不活性ガスが供給されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、ラム式圧入機によっても金属製品を成形できるが、成形品の品質、特にピンホール、欠け、転写性不良等の成形欠陥がある上、合金金属材料と薄肉製品の成形が難しいこと、高価なグースネツク部品の消耗、金属材料の酸化と発火を防止するために使用している６弗化イオウガス（ＳＦ_６）が高価であること、６弗化イオウガスは環境を著しく破壊すること、したがって近く環境保全の立場から使用禁止になる可能性が高いこと、等の問題点を多数抱えている。
【０００６】
また、スクリュ式射出成形機によりチクソ状金属材料で成形すると、完全溶融金属材料に比べ、溶融金属材料内部に含まれている不純化合物から発生するガス量が少なく、冷却時の凝固収縮率も少なくなるために、ピンホールの少ない、寸法安定性の良い微細な結晶粒の金属製品を得ることができるといわれている。しかしながら、金属材料の酸化防止のために不活性ガス例えはアルゴンガスが使用されているので、ランニングコストが増加する。また、スクリュはアルゴンガスの雰囲気内で、金属材料をシリンダに喰込ませるため、アルゴンガスを金属材料と共に喰込んでしまう機会が多く、シリンダ内面とスクリュ表面との間で起こす摩擦熱とシリンダから供給される電気熱とで金属材料が半溶解し、固液共存のチクソ状態になると、不純化合物の分解ガスとアルゴンガスがシリンダ内で半溶融状態で共存し、金属製品の充填不足による欠落やピンホール、転写不良の原因になつている。したがって、このチクソ状金属材料から金属製品を得る成形方法は、未だ充分に顧客を満足させていない。
本発明は、上記したように従来の実状に鑑みて成されたもので、金属材料を酸化することも、また発火するこもなく加熱溶融することができ、さらにはガスによるピンホールと欠落の少ない転写性良好な金属製品を高い良品率で生産することができる金属製品の真空成形装置を提供することを目的としている。また、他の発明は、上記目的に加えて、バリが無くあるいは極めて少なく、したがって後工程のバリ取り作業が簡単になり安価に金属製品を得ることができる金属製品の真空成形装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、金属材料を溶融するときに発生する不純化合物ガスを常時真空ポンプで吸引し、ガス分を合まない溶融金属材料を確保することにより達成される。また、他の発明は、金型のキャビティ内を真空圧に保つと共に、金型の型合面の面圧を自動的に高めるように構成することにより達成される。すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、低融点金属の単体又は合金で構成する金属材料から金属製品を得る真空成形装置であって、前記真空成形装置は、金属材料供給装置と、スクリュ式射出成形機と、金型とからなり、前記金属材料供給装置と前記スクリュ式射出成形機のシリンダ供給部および前記スクリュ式射出成形機のスクリュ端末部とスクリュ駆動部は、冷却機能のある真空シールを介して接続されていると共に、前記金属材料供給装置は、互いに独立した第１、２段真空ホッパを備えるように構成される。
請求項２に記載の発明は、低融点金属の単体又は合金で構成する金属材料から金属製品を得る真空成形装置であって、前記真空成形装置は、金属材料供給装置と、スクリュ式射出成形機又は溶解炉からなる金属材料溶融装置と、射出用のラムと、金型とからなり、前記金属材料供給装置と前記金属材料溶融装置、前記金属材料溶融装置と前記射出用のラムおよび前記ラムとラム駆動部は、冷却機能のある真空シールを介して接続されていると共に、前記金属材料供給装置は、互いに独立した第１、２段真空ホッパを備えるように構成される。請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の真空成形装置において、金型が、型合面のキャビティ側の最内側部分に、金型の凹部を構成している外周壁の外側に、型合面から中心部に向かって斜め方向に所定深さに形成されている切欠と、この切欠の始端部の下端部と外周壁の先端部を結ぶ、型合面から離間する方向に傾斜したシール型合面とが形成されている金型であるように、請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の真空成形装置において、金型が、型合面のキャビティ側の最内側部分の面圧が射出時に膨張部材で高められる金型であるように、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の真空成形装置において、膨張部材が、金型と別の材質から構成されている膨張流体パイプであるように構成される。
【０００８】
以下、本発明に係わる金属製品の真空成形装置を、スクリュ式射出成形機で実施した実施の形態を図１〜図４により説明し、続いてこのスクリュ式射出成形機を使用した成形動作を説明する。
【０００９】
本実施の形態に係わるスクリュ式射出成形機は、図１に示されているように、概略的には金属材料供給装置ＶＨと射出機部ＩＪとから構成されている。金属材料供給装置ＶＨは、第１、２段真空ホツパ本体３、２０で構成されている。第１段真空ホツパ本体３は、全体は略漏斗状を呈し、その外周面には鋳鉄又は黄銅鋳込みの電気抵抗式ヒータ１０、１０、…が設けられている。これらの電気抵抗ヒータ１０、１０、…により金属材料Ｙ・Ｋは、真空ホッパ蓋４の上に取付けられた減速機付きモータ７で回転駆動されるアジテータ軸９で攪拌されながら、例えば４００℃程度に加熱される。アジテータ軸９の上方に取り付けられている羽根は、攪拌専用形状になつており、下方に取り付けられている羽根は、攪拌に適すると共に第２段真空ホツパ本体２０へ供給するのに適した形状になつている。
【００１０】
真空ホッパ蓋４には、金属材料Ｙ・Ｋを大気と共に吸引する材料投入バルブ５と、第１段真空ホツパ本体３の内部を排気する真空バルブ６とが取付けられている。さらに、第１段真空ホツパ本体３の下部と第２段真空ホツパ本体２０は、フランジ１２で結合され、この接合部分には例えばシリコンからなる真空シール１３が挿入されている。そして、この真空シール１３は、図１には示されていないが、同様に接合部分に挿入されている冷却流路に流れる冷却流体により冷却されるようになっている。これにより、真空シール１３の耐熱性がカバーされている。
【００１１】
第２段真空ホツパ本体２０の外周面にも、第１段真空ホツパ本体３と同じ様に電気抵抗ヒー夕２３、２３、…が設けられ、真空ホッパ蓋２１には減速機付きモータ２７で駆動されるアジテータ軸２２と、第２真空ホツパ本体２０内を排気する真空バルブ２６とが取付けられている。さらに、第２段真空ホツパ本体２０の下部と射出機のシリンダ供給部はフランジ２５で結合され、このフランジ２５の接合部にも真空シール２４と冷却流路４８、４８とが挿入されている。この真空シール２４も、冷却流路４８、４８内を流れる冷却流体で冷却される。
【００１２】
本発明における金属材料としては、例えばマグネシウム、亜鉛、アルミニウム、銅、鉛等の単体あるいはこれらの合金で、比重が３.０以下の低溶融点の金属材料を挙げることができる。これらの金属材料の大きさあるいは粒径は、スクリュ３３を駆動して移送しながら剪断作用を加えて溶融することができれば、あるいは半凝固のチクソ状の金属材料を作ることができる粒径であれば、格別に限定されない。そこで、本発明では、これらの金属材料は粉末あるいはペレットとして用意され、そして材料サイロ１に収容されるようになっている。材料サイロ１と材料投入バルブ５は、輸送パイプ２で接続されている。なお、２個の真空バルブ６、２６は、管路８’により共通の１個の真空ポンプ８に接続されている。
【００１３】
射出機部ＩＪは、シリンダ３０、シリンダ供給口３１、シリンダ３０の外周部に設けられているヒータ３２、３２、…スクリュ３３、スクリュシール３４、油圧モータ３５、油圧射出ユニツト３６、射出ノズル３７、射出止弁３８、計量室３９、ホットランナ４０、固定金型４１、可動金型４２、金型排気弁４３、金型真空バルブ４４、型締用のタイバ４５、架台４６等から構成されている。
【００１４】
シリンダ３０の内部には、油圧モータ３５と油圧射出ユニツト３６によつて回転と軸方向に駆動可能な単軸または２軸のスクリュ３３が挿入されている。シリンダ３０の外周部分には、その略全長に渡つてシリンダ３０の温度を精密に制御できる鋳鉄又は黄銅鋳込みの電気抵抗式ヒータ、誘導電熟式ヒータ等からなる複数個のヒータ３２、３２、…が装着され、その内部の先端部分は計量室３９となり、さらにその先端に溶融金属材料Ｙ・Ｋの漏出防止用の射出止弁３８が設けられている。この射出止弁３８は、溶融金属材料Ｙ・Ｋが一定量以上貯蔵されると開いて、射出ノズル３７から加熱ヒータ付きホットランナ４０を通じて、金型のキャビティ４７に溶融金属材料Ｙ・Ｋが射出される仕組みになつている。
【００１５】
シリンダ３０内で金属材料Ｙ・Ｋが半溶融化すると、急激な体績減少を起こし流動化してスクリュ３３の下側に溜まるので、上側に空隙ができ、計量室３９まで真空ポンプ８の吸引力が及ぶようになる。その結果、金属製品の品質を落とすガスが溶融金属材料Ｙ・Ｋから脱気され、ガス分の無い溶融金属材料Ｙ・Ｋが得られることになる。
【００１６】
一方、スクリュの端末すなわち後端部にも、冷却流路４９、４９が付いた回転摺動型のスクリュシール３４が設けられている。これにより、真空度の低下が防止され、溶融金属材料Ｙ・Ｋからのガス抜き効果が高められている。
【００１７】
図１および図２の（イ）に示されているように、金型はシリンダ３０側の固定型取付板４１’に付けられた固定金型４１、可動型取付板４２’に取り付けられた可動金型４２、複数本のタイバ４５、４５、…、排気管５０に介装されている金型真空バルブ４４等で構成されている。固定金型４１には、外周壁５１と底壁５２で作られた成形品形状の凹部が、可動金型４２には固定金型の凹部に対応した凸部が内周壁５３と天井壁５４とで構成され、この凹部と凸部とからキャビティ４７が構成されている。このキャビティ４７の固定金型４１側には、溶融材料Ｙ・Ｋが射出されるホットランナ４０や射出止弁３８、射出ノズル３７が連結されている。可動金型４２には、キャビティ４７内を排気するための金型排気弁４３が、その金型排気バルブシリンダ５７、真空シールバルブ５８と共に取付けられている。可動金型４２内の排気路５９は、真空バルブ４４が介装されている排気管５０に接続され、この排気管５０は第１、２段真空ホツパ本体３、２０の内部を真空にする共通の真空ポンプ８に接続されている。
【００１８】
次に、本スクリュ式射出成形機の運転手順を図１に基いて説明する。金属材料Ｙ・Ｋを材料サイロｌから輸送パイプ２を通して、第１段真空ホツパ本体３に収容する。この場合、材料投入バルブ５と材料ゲートバルブ１１を閉じ、真空バルブ６を開いて、アジテータ駆動モータ７と真空ポンプ８とを稼動する。第１段真空ホツパ本体３の内部が真空になると、材料投入バルブ５を開いて、輸送パイプ２を通して大気と共に第１段真空ホツパ本体３の内部に金属材料を収容する。
【００１９】
金属材料Ｙ・Ｋが第ｌ段真空ホツパ本体３内に収容されると、第１段真空ホッパ本体３の内部の真空度は、大気圧まで低下するので、直ちに材料投入バルブ５を閉じて、アジテータ軸９で金属材料Ｙ・Ｋを攪拌しながら、電気抵抗ヒータ１０、１０、…で加熱し、真空ポンプ８で真空度が高まるのを待つ。第１段真空ホッパ本体３の内部の真空度が第２段真空ホツパ２０の真空度と同一またはそれ以上になれは、材料ゲートバルブ１１を開いて、金属材料Ｙ・Ｋを第２段真空ホツパ本体２０に移送し、材料ゲートバルブ１１を閉じる。材料ゲートバルブ１１が閉じられると、第１段真空ホツパ３の真空度が高まり、再び金属材料Ｙ・Ｋの収容作業に入る。
【００２０】
一方、第２段真空ホツパ２０に収容された金属材料Ｙ・Ｋは、アジテータ軸２２に取り付けられている複数枚の羽根により攪拌されながら、電気抵抗ヒータ２３、２３、…でさらに加熱されて、予め、その内部が第２段真空ホツパ２０の内部と連通して真空になっているシリンダ３０に送り込まれ、スクリュ３３の回転により前方へ送られる。このとき、スクリュ３３の回転による摩擦および剪断作用により生じる熱と、シリンダ３０の外周面に装着されている高温用の鋳鉄または黄銅鋳込み電気抵抗ヒータ３２、３２、…から加えられる熱とにより加熱溶融され、真空ポンプ８で脱気されながら先端の射出計量室３９に送られ、貯蔵される。貯蔵量が一定量に達すると、射出止弁３８が開かれ、射出ユニツト３６でスクリュ３３が軸方向に駆動され、溶融金属材料Ｙ・Ｋがホットランナ４０で保温加熟されながら、真空下の金型のキャビティ４７内に数秒以内で高速射出される。冷却固化を待って、可動金型４２を開くと、従来周知のようにして金属製品が得られる。
【００２１】
上記のようにして金属製品を得ることができるが、成形時に発生する大部分のバリは、図２の（ロ）に示されているように、溶融金属材料の高い射出圧力による瞬時の金型変形と型締力低下とで生じる。これを回避する手段として、本発明は次の第１、２および３のバリ発生抑制手段を提案する。
【００２２】
第１のバリ発生抑制手段の実施の形態は、図２の（イ）に示されているように、金属製品の直線形状部分では固定金型４１と可動金型４２で作る型合面Ｐの最内側部分のシール型合面６１の面圧が、型締力のほかに射出充填終了間際に発生する溶融金属材料Ｙ・Ｋの瞬間充満圧力で増加するように構成されている。すなわち、第１のバリ発生抑制手段は、固定金型４１の凹部を構成している外周壁５１の外側に、型合面Ｐから中心部に向かって斜め方向に所定深さに形成されている切欠６０と、この切欠６０の始端部の下端部と外周壁５１の先端部を結ぶシール型合面６１とからなっている。シール型合面６１は、図２の（イ）に示されているように、切欠６０の始端部に向かって型合面（Ｐ）から離間する方向に傾斜している。このように、シール型合面６１がキャビティ４７の周りに形成されているので、キャビティ４７に射出充填される溶融金属材料Ｙ・Ｋの内圧により、シール型合面６１の面圧が増大し、射出される溶融状態の金属材料がシールされることになる。すなわち、図２の（ロ）に示されているように、固定金型４１と可動金型４２が歪んで、型合面Ｐの最内側部分６１’にバリＫＢができる間隙が生じない構造になっている。
【００２３】
以下、固定金型４１と可動金型４２の型合面Ｐの最内側部分であるシール型合面６１のシール面圧Ｒが射出充填される溶融金属材料Ｙ・Ｋにより増加する理由を説明する。図２の（ハ）は、計算を容易にするために、切欠６０’が固定金型４１の外周壁５１に平行に形成されている状態を示す模式図であるが、同図において、切欠６０’の深さをＬ、溶融金属材料Ｙ・Ｋの内圧を△Ｐとすると、充填される溶融金属材料Ｙ・Ｋがキャビティ４７の外周壁５１に作用する力Ｆは、背後に切欠６０’がある外周壁５１がシール型合面６１と反対側の根元部分６２の２点で支持されていると想定することができるので、
Ｆ＝△Ｐ・Ｌ（１）
シール型合面６１のシール面圧Ｒに作用する力は２等分して
１／２・Ｆ＝△Ｐ・Ｌ・１／２（２）
また、型合面Ｐとシール型合面６１のシール面が作る角度をα、シール面の摩擦係数をμとすると、シール型合面６１のシール面に追加される面圧Ｒは、

いま、射出充填終了間際に発生する充満内圧△Ｐが９、８ＭＰａ、αが１０度、μが０.３、Ｌが３ｃｍとすると、シール型合面６１の追加シール面圧は１５７ＭＰａとなり、溶融金属材料の充填内圧△Ｐの約１６倍となり、この面圧が追加されることになる。したがつて、バリができる間隙が無くなる。また（３）式からシール面圧Ｒは、αが小さいほど大きくなり、充填内圧△Ｐが大きくなるほど高くなるから、充填内圧が大きくなってもシール型合面６１に間隙ができず、バリの発生が抑制される。
なお、射出成形時に外周壁５１が充填内圧△Ｐによつて歪むと、その部分の金属製品の肉厚が厚くなるが、予め金型の当該部分に余肉を付けておき、試行錯誤で修正すれは、正確な成形品を得ることができることは明らかである。
【００２４】
第２のバリ発生抑制手段の実施の形態が、図３に示されている。図１あるいは図２に示されている実施の形態と同様な構成要素には同じ参照数字を入れて重複説明はしないが、本実施の形態によると、可動金型４２の型合面Ｐ側には、図３の（ロ）に示されているように、所定の肉厚ｔの密着部８３を有するように高圧室８０が形成されている。この高圧室８０は、可動金型４２に内臓されている所定幅の密閉流路として構成され、型締めするとき金型のキャビティ４７とキャビティ４７を構成している最外周壁５１との両方に跨るような位置に形成されている。このように構成されている高圧室８０は、高圧配管８１を介して高圧ポンプ８２に結ばれている。図３の（ロ）は、可動金型４２が開かれて、高圧室８０が高圧ポンプ８２から供給される流体圧力によつて、膨張している状態図、図３の（ハ）は（イ）中のＡ部分拡大図である。
【００２５】
次に、膨張する密着部８３によりシールされる理由を説明する。今、図３の（ロ）において、高圧室８０の溝巾ｗを、
ｗ＝２．０ｃｍ、
高圧室８０の密着部８３の肉厚ｔを、
ｔ＝０.１５ｃｍとし、溶融金属材料Ｙ・Ｋがキャビティ４７内に射出される直前に、高圧室８０内を圧力Ｐ＝２００ｋｇ／ｃｍ^２の流体で加圧すると、高圧室８０の密着部８３が固定金型４１側へ膨張して、図２の（イ）に示されているバリＫＢ’を形成する間隙を圧縮する。この時、密着部３の膨張量δ_２００は、
δ_ｐ＝Ｐ・ｔ^４／３８４・Ｅ・Ｉ（４）
ここで、Ｅ＝ヤング率２.１５・ｌ０^６ｋｇ／ｃｍ
Ｉ＝断面二次モーメント１.０・０.１５^３／１２ｃｍ^４であるので、
δ_２００＝２００・２.０^４・１２／３８４・２.１５・１０^６・１.０・０.１５^３＝１３７μ
同様に、Ｐ＝５０ｋｇ／ｃｍ^２、１００ｋｇ／ｃｍ^２、１５０ｋｇ／ｃｍ^２の場合をそれぞれ計算すると、
δ_５０＝３４.３μ、
δ_１００＝６８.５μ、
δ_１５０＝１０２.８μとなるから高圧室８０を圧力Ｐ＝２００ｋｇ／ｃｍ^２で加圧して、密着部８３を膨張させた場合、密着部８３が固定金型４１に加える面圧Ｒ_ｘは、その撓み量の位置で、撓み量と面圧Ｒ_ｘの関係から下記の通りとなる。
Ｒ_３４ _. _３＝１５０ｋｇ／ｃｍ^２
Ｒ_６８ _. _５＝１００ｋｇ／ｃｍ^２
Ｒ_ｌ ₀ _２ _. _８＝５０ｋｇ／ｃｍ^２
したがつて、実際に使用される撓み量の範囲を弾性領域に限れば、撓み量は３４.３〜１０２.8μの間で制限され、固定金型４１を加圧する面圧Ｒ_ｘも１５０ｋｇ／ｃｍ^２から５０ｋｇ／ｃｍ^２になる。この高圧室８０は金属製品の形状が直線でも曲線でも付設が可能なので、バリＫＢ’のない成形品を得ることができる。
【００２６】
バリ発生抑制手段の第３の実施の形態が図４に示されている。本実施の形態は、第２の実施の形態を改良したもので、可動金型４２の型合面Ｐ側に開口した凹溝９０と、この凹溝９０に埋め込まれた膨張流体パイプ９１とから構成されている。この凹溝９０は、キャビティ４７を構成している固定金型４１の外周壁５１に隣接した型合面Ｐと対応する位置に設けられ、膨張流体パイプ９１へ高圧発生装置８２から高圧配管８１を介して高圧流体が供給されると、膨張流体パイプ９１の開放側すなわち型合面Ｐ側が膨張し、図２の（ロ）に示されているバリＫＢ’が発生する間隙が無くなる構造になっている。この高圧室８０は、第３の実施の形態と同様に、金属製品の形状が直線でも曲線でも付設が可能な利点を有すると共に、膨張流体パイプ９１が摩耗したとき交換できる有利さがある。なお、膨張流体パイプ９１の材料には、伸びと耐久性のあるＳＵＳ材を適用することができる。
【００２７】
本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、色々な形で実施できることは明らかである。例えは、金属材料が半凝固のチクソ状の材料でも前述したようにして金属製品を得ることができることは明らかである。また、上記実施の形態は、スクリュ式射出成形機が適用され、同じシリンダで溶融と射出とが行われるようになっているが、射出専用のプランジャ、ピストン等のラム式射出機を適用することもできる。このとき、前述したような第１、２段真空ホッパを使用して、真空下においてシリンダとスクリュとで溶融金属材料を得て、あるいは溶解炉で溶融金属材料を得て、これを射出用のラムに供給して、前述したような金型のキャビティに射出するように実施することもできる。このように実施しても、同じような効果が得られることは明らかである。
【００２８】
また、金型は、上記の実施の形態では、そのキャビテイの内部が真空圧に保たれると共に、シール面圧が増加する構造になっているが、金属材料供給装置が第１、２段真空ホッパ本体を備え、これらのホッパ本体とスクリュ式射出成形機のシリンダ供給部およびスクリュ式射出成形機のスクリュ端末部とスクリュ駆動部が冷却機能のある真空シールを介して接続されているので、金属材料を酸化させることも、また発火させるこもなく加熱溶融することができる。したがって、金型には従来周知の金型を適用することもできる。さらには、シール面圧を高める手段だけ、あるいは真空圧に保持する手段だけを備えた金型でも実施できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、金属材料供給装置とスクリュ式射出成形機のシリンダ供給部およびスクリュ式射出成形機のスクリュ端末部とスクリュ駆動部は、冷却機能のある真空シールを介して接続されていると共に、金属材料供給装置は、互いに独立した第１、２段真空ホッパを備えているので、あるいは金属材料供給装置と金属材料溶融装置、金属材料溶融装置と射出用のラムおよびラムとラム駆動部は、冷却機能のある真空シールを介して接続されていると共に、金属材料供給装置は、互いに独立した第１、２段真空ホッパを備えているので、第１、２段真空ホッパ内部と共にスクリュ式射出成形機内部あるいは金属材料溶融装置内部と射出用のラム内部を所定の真空圧に保持することができる。したがって、金属材料を酸化させることも、また発火させるこもなく加熱溶融することができ、さらにはガスによるピンホールと欠落の少ない転写性良好な金属製品を高い良品率で生産することができるという、本発明に特有の効果が得られる。また、高価なアルゴンガスや窒素ガスを使用する必要がないので、安価に金属製品を得ることもできる。また、他の発明によると、型合面のキャビティ側の最内側部分に、金型の凹部を構成している外周壁の外側に、型合面から中心部に向かって斜め方向に所定深さに形成されている切欠と、この切欠の始端部の下端部と外周壁の先端部を結ぶ、型合面から離間する方向に傾斜したシール型合面とが形成され、型合面のキャビティ側の最内側部分の面圧が射出充填終了間際に発生する溶融金属材料の充満内圧で高められるので、あるいは型合面のキャビティ側の最内側部分の面圧が射出時に膨張部材で高められる金型であるので、上記効果に加えて、バリが無くあるいは極めて少なく、したがって後工程のバリ取り作業が簡単になり安価に金属製品を得ることができる効果がさらに得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る金属製品のスクリュ式真空射出成形機の例を模式的に示す断面図である。
【図２】金型の詳細を示す図で、その（イ）は図１の中のＸで示す部分の拡大図、その（ロ）は図２の（イ）に示す部分に相当する従来例を示す断面図、その（ハ）はシール面圧が高まる原理を説明するための、（イ）に示す部分に相当する模式的断面図である。
【図３】金型の他の実施の形態を示す図で、その（イ）は型閉じした状態を、その（ロ）は金型が開き密着部が膨張した状態を、そしてその（ハ）は金型が閉じられ固定金型側を加圧している状態を、それぞれ示す断面図である。
【図４】金型の、さらに他の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１材料サイロ２輸送パイプ
３第１段真空ホツバ本体４真空ホツパ蓋
５材料投入バルブ６真空バルブ
７減速機付きモータ８真空ポンプ
９アジテータ軸１０電気抵抗ヒータ
１１材料ゲートバルブ１２フランジ
１３真空シール２０第２段真空ホツパ本体
２１真空ホッパ蓋２２アジテータ軸
２３電気抵抗ビータ２４真空シール
２５フランジ２６真空バルブ
２７減速機付きモータ３０シリンダ
３１シリンダ供給口３２ヒータ
３３スクリュ３４スクリュシール
３７射出ノズル３８射出止弁
３９溶融金属材料Ｙ・Ｋ４０ホットランナ
４１固定金型４２可動金型
４３金型排気弁４４金型真空バルブ
４７キャビティ４８冷却流路
４９冷却流路５０排気管
５１外周壁５２底壁
５３内周壁５４天井壁
５５金型真空シール５６冷却流路
５７金型排気バルブシリンダ５８真空シールバルブ
５９排気路６０切欠
６１シール型合面８０高圧室
８１高圧配管８２高圧発生装置
８３密着部９０凹溝
９１膨張流体パイプ

Claims

低融点金属の単体又は合金で構成する金属材料から金属製品を得る真空成形装置であって、
前記真空成形装置は、金属材料供給装置と、スクリュ式射出成形機と、金型とからなり、
前記金属材料供給装置と前記スクリュ式射出成形機のシリンダ供給部および前記スクリュ式射出成形機のスクリュ端末部とスクリュ駆動部は、冷却機能のある真空シールを介して接続されていると共に、前記金属材料供給装置は、互いに独立した第１、２段真空ホッパを備えていることを特徴とする金属製品の真空成形装置。
低融点金属の単体又は合金で構成する金属材料から金属製品を得る真空成形装置であって、
前記真空成形装置は、金属材料供給装置と、スクリュ式射出成形機又は溶解炉からなる金属材料溶融装置と、射出用のラムと、金型とからなり、
前記金属材料供給装置と前記金属材料溶融装置、前記金属材料溶融装置と前記射出用のラムおよび前記ラムとラム駆動部は、冷却機能のある真空シールを介して接続されていると共に、前記金属材料供給装置は、互いに独立した第１、２段真空ホッパを備えていることを特徴とする金属製品の真空成形装置。
請求項１または２に記載の真空成形装置において、金型が、型合面のキャビティ側の最内側部分に、金型の凹部（６１）を構成している外周壁（５１）の外側に、型合面（Ｐ）から中心部に向かって斜め方向に所定深さに形成されている切欠（６０）と、この切欠の始端部の下端部と外周壁（５１）の先端部を結ぶ、型合面（Ｐ）から離間する方向に傾斜したシール型合面（６１）とが形成されている金型である金属製品の真空成形装置。
請求項１または２に記載の真空成形装置において、金型が、型合面のキャビティ側の最内側部分の面圧が射出時に膨張部材で高められる金型である金属製品の真空成形装置。
請求項４に記載の真空成形装置において、膨張部材が、金型と別の材質から構成されている膨張流体パイプである金属製品の真空成形装置。