JP4011256B2

JP4011256B2 - Vacuum melting injection molding machine for active alloy molding

Info

Publication number: JP4011256B2
Application number: JP2000055739A
Authority: JP
Inventors: 武雄上原; 隆志大塚
Original assignee: YKK Corp
Current assignee: YKK Corp
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2020-03-01
Also published as: JP2001246451A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活性合金成形用真空溶解射出成形装置に関し、さらに詳しくは、活性合金の溶湯を清浄状態を保ったまま高速射出鋳造できる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性合金の代表例である非晶質合金を得る方法としては、従来、ガスアトマイズ法や単ロール法等が広く知られている。しかしながら、これらの方法では粉末又は箔状のリボンしか得られないので、任意の所望形状の製品を得るには、これをさらに成形しなければならず、一般に圧粉、脱ガスさらに押出成形、鋳造成形などが行なわれる。しかし、熱間加工による工程途中での物性低下と共に、多岐にわたる工程の結果、加工コストも増大し、非晶質合金の実用上の障害となっていた。
【０００３】
また、希土類元素を含む合金や非晶質合金などの活性な合金を溶解・鋳造する方法も知られているが、大気雰囲気を用いた場合、注湯時や金型内への充填時に酸化してしまい、機械的強度の低下やアモルファス形成能の低下など、種々の問題があった。
そこで、最近では、金型に向って移動可能な射出スリーブを用い、真空中で活性合金を加熱溶解し、金型内キャビティへ射出充填する成形方法が提案されている（特許第２９７７３７４号公報及び特開平１０−２９６４２４号公報）。このような射出成形方法の場合、必然的に、射出成形時に加熱溶解部から射出成形部に至る空間全体を真空状態に保つ必要があるが、射出成形後には一旦上記空間全体の真空状態を解除し、製品の取出しと射出スリーブへの原料の装填を行なう必要がある。すなわち、１回の射出成形毎に上記空間全体の真空状態の形成と解除を行なう必要があるため、エネルギー効率が悪く、またバッチ製造のため生産効率が低く、これらが製造コストを引き上げる大きな要因となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記したような従来技術に鑑みてなされたもので、その基本的な目的は、活性合金を真空状態又は不活性ガス雰囲気で加熱溶解すると共に直ちに真空状態又は不活性ガス雰囲気の金型キャビティ内へ射出成形することにより、非酸化、非熱劣化状態の高品質の活性合金鋳造品を製造できると共に、加熱溶解部の空間の真空状態を解除することなく製品の取出しを行なえる装置を提供することにある。
さらに本発明の目的は、一回の原料装填で、加熱溶解部の空間の真空状態を解除することなく連続的に活性合金の射出成形を行なうことができ、高品質の射出成形品を安価に多量生産できる装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の基本的な態様によれば、金型と、該金型のキャビティ内に溶湯を射出充填するための射出機構を備えた母合金溶解装置を有する射出成形装置において、上記母合金溶解装置を囲繞する開閉自在な真空チャンバを設け、かつ母合金供給手段を上記母合金溶解装置と共に上記真空チャンバ内に配設すると共に、上記金型のキャビティ及び真空チャンバと各々連通するように真空排気系統をそれぞれ接続し、金型内キャビティを真空チャンバと独立して真空排気可能に構成されており、前記母合金溶解装置が、内部に摺動自在に配設された射出プランジャを備え、かつ金型の湯口に向って前後進自在に配された射出スリーブと、該射出スリーブ内に供給された母合金塊を加熱溶解する加熱手段とを有し、該射出スリーブに母合金供給手段が付設されたものであり、さらに、前記母合金供給手段が、複数の母合金塊を収容するための少なくとも１つの竪型筒状の母合金収納マガジンと、該母合金収納マガジンの下部に配設された母合金供給路と、該供給路内に上記マガジンから落下した母合金塊を射出スリーブに移動させる強制移動手段とを備えていることを特徴とする活性合金成形用真空溶解射出成形装置が提供される。金型のキャビティと連通する真空排気系統の一つの接続態様においては、金型を密閉可能に囲繞する真空ハウジングを設け、該真空ハウジング内に真空排気系統を接続することにより、金型内キャビティを真空チャンバと独立して真空排気可能に構成することができる。
加熱溶解部と射出成形部にそれぞれ独立した真空状態を形成・維持することは、好適には、前記金型の湯口と真空チャンバの間に、金型のキャビティと真空チャンバ内の空間を遮断・連通する遮蔽シャッタを設けることによって行なわれる。
【０００６】
また、一回の原料装填で射出成形を連続的に行なえる好適な態様においては、前記母合金供給手段は、好適には、母合金収納マガジンを複数個備え、これらのマガジンがターンテーブルに配設されて１つのカセットを構成している。
【０００７】
本発明の活性合金成形用真空溶解射出成形装置のより具体的な好適な態様は、湯口を有する固定下型と昇降自在な可動上型とからなる金型と；該金型の下部に配設された開閉自在な真空チャンバと；上記金型のキャビティと真空チャンバ内の空間を遮断・連通する遮蔽シャッタと；内部に摺動自在に配設された射出プランジャを備え、かつ上記金型の湯口に向って前後進自在に配された射出スリーブと；該射出スリーブ内に供給された母合金塊を加熱溶解する加熱手段と；上記射出スリーブに接続可能な母合金供給路と、該母合金供給路の上部に配設された竪型筒状の母合金収納マガジンと、上記供給路内にマガジンから落下した母合金塊を射出スリーブに移動させる強制移動手段を有する母合金供給装置とを備え、上記金型のキャビティ及び真空チャンバと各々連通するように真空排気系統をそれぞれ接続し、金型内キャビティを真空チャンバと独立して真空排気可能に構成したことを特徴としている。
【０００８】
上記真空チャンバ内には、遮蔽シャッタ、射出スリーブの上部及び加熱手段を配してもよく、あるいは遮蔽シャッタ、射出スリーブ、加熱手段及び母合金供給装置を配してもよい。
また、金型キャビティ内を真空状態にする方法としては、金型の湯口側に真空排気系統を接続することもできるが、上記可動上型が降下して固定下型と組み合わされたときに金型を囲繞して密閉空間を形成する真空ハウジングを設け、該真空ハウジング内に真空排気系統を接続することもできる。さらに好適には、真空排気系統に真空リザーブタンクが組み込まれる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の特徴は、前記のように、金型と、該金型のキャビティ内に溶湯を射出充填するための射出機構を備えた母合金溶解装置を有する射出成形装置において、上記母合金溶解装置を囲繞する開閉自在な真空チャンバを設けると共に、上記金型のキャビティ及び真空チャンバと各々連通するように真空排気系統をそれぞれ接続し、金型内キャビティを真空チャンバと独立して真空排気可能に構成した点にある。
このように、金型内キャビティを真空チャンバとは独立して真空排気可能としたことにより、射出成形後に、真空チャンバ内の真空状態を解除することなく成形品の取出しが可能となり、エネルギー効率が良くなる。また、加熱溶解部の空間と射出成形部の空間を遮蔽シャッタにより区画することで、溶湯射出時のみシャッタを開き、ショットサイクルの短い真空射出成形が可能となる。特に金型排気系統に真空リザーブタンクが接続されている場合、金型をショット毎に型開きしても、次の型閉止後に瞬間的に排気真空化できるので、極めて短いショットサイクルで真空射出成形を行なうことが可能となる。
【００１０】
次に、本発明の第二の特徴は、金型の湯口に向って移動、当接して金型キャビティ内に溶湯を射出する射出スリーブに、母合金供給手段が付設されていること、好ましくは、複数の母合金塊を収容するための少なくとも１つの竪型筒状の母合金収納マガジンと、該母合金収納マガジンの下部に配設された母合金供給路と、該供給路内に上記マガジンから落下した母合金塊を射出スリーブに移動させる強制移動手段とを備えた母合金供給手段、特に好ましくは上記母合金収納マガジンを複数個備え、これらのマガジンがターンテーブルに配設されて１つのカセットを構成している母合金供給手段を設けた点にある。
このような母合金供給手段を設けることにより、真空チャンバ内の真空状態を解除することなく多数の母合金塊を連続的にかつ自動的に射出スリーブに供給できるので、酸化し易く、また過熱により熱劣化し易い活性合金であっても、真空状態で連続的にかつ自動的に射出成形を行なうことができる。その結果、高品質の射出成形品を安価に多量生産することが可能となる。
以下、添付図面に示す本発明の実施例を説明しつつ、本発明の他の特徴及び作用・効果について説明する。
【００１１】
【実施例】
図１乃至図４は本発明の真空溶解射出成形装置の一実施例を示しており、図中、符号１は金型であり、固定下型２と可動上型３とからなる。湯口４を有する下型２は、対応する箇所に円形の開口部６を有する主定盤７に固定されており、かつそれらの間はＯ−リング等のシール部材８によりシールされている。主定盤７には複数本のタイバー９が平行に立設され、その上端部には固定盤１０が固定されている。タイバー９の本数は、本実施例では４本であるが、勿論これに限られず、３本又は２本の場合もある。このタイバー９に装着された可動盤１１は、固定盤１０上に装着された型締用シリンダ１２により昇降されるようになっている。可動盤１１の下部には、固定部材１３及び連結部材１４（固定部材１３と一体のものでもよい）を介して、固定下型２とのパーティング面に形成されたキャビティ５を有する可動上型３が固定されており、この可動上型３は可動盤１１の昇降に伴って昇降する。なお、可動盤１１及び固定部材１３の所定位置には金型排気孔１５が形成されており、また可動盤１１、固定部材１３、連結部材１４、可動上型３及び固定下型２の各々の間はそれぞれシール部材８によりシールされる。
【００１２】
また、金型１には、キャビティ５内に突出できるようにエジェクタピン１６が複数本（図示の例では一対であるが、キャビティの個数に応じて３本以上とすることもできる）挿入されており、これらエジェクタピン１６の連結ロッド１７は可動盤１１及び固定部材１３に挿通され、上方への付勢手段及びストッパ手段（図示せず）により各エジェクタピン１６の下端面が金型キャビティ５の上面と一致するように構成されている。なお、射出成形終了後に可動盤１１が上死点まで上昇すると、連結ロッド１７の上端面は、それと整合するように固定盤１０に装着されたエジェクタシリンダ１８のシリンダロッド１９の下端面と当接し、エジェクタシリンダ１８を作動させることにより、シリンダロッド１９が連結ロッド１７を押し下げ、エジェクタピン１６がキャビティ５内に突出するようになっている。
【００１３】
さらに可動盤１１の下面には、可動上型３を囲繞するように垂下する筒状の真空ハウジング２０がシール部材８を介して固定されており、一方、主定盤７の上面には、対応する位置にシール用枠体２１が同様にシール部材８を介して固定されており、可動盤１１が降下して可動上型３の固定下型２への型締めが行なわれるときに、真空ハウジング２０の外面がシール用枠体２１の内面にシール部材８を介して摺接し、密閉された射出成形部空間Ｘを形成できるように構成されている。
【００１４】
また、主定盤７上の所定位置には、所定の高さで射出成形部に接近・後退可能なアーム部２３を備えた成形品排出シリンダ２２が取り付けられている。
一方、主定盤７の下部には加熱溶解部空間Ｙを密閉形成するための真空チャンバ２４が配設され、フレーム４８により支持されている。前記射出成形部空間Ｘと真空チャンバ２４内の加熱溶解部空間Ｙとの間の遮断及び連通は、シャッタシリンダ２５により主定盤７下面に摺接して前進・後退するように作動される遮蔽シャッタ２６による開口部６の閉鎖及び開口により行なわれる。
【００１５】
真空チャンバ２４内には、固定下型２の湯口４及び主定盤７の開口部６と整合する位置真下に円筒状の射出スリーブ２７が配設されており、その内部には摺動自在に配設された射出プランジャ２８を備え、該射出プランジャ２８は真空チャンバ２４の下部に装着された射出シリンダ２９により作動される。また、射出スリーブ２７の下端部はスリーブ保持部材３０に固着されており、該スリーブ保持部材３０はスリーブ移動シリンダ３１により作動され、スリーブ移動ガイドピン３２により案内されて昇降する。従って、射出スリーブ２７は、スリーブ移動シリンダ３１を作動させてスリーブ保持部材３０を昇降させることにより、金型１の湯口４に向って上昇し、また当初位置まで降下する。
また、射出スリーブ２７の上部周囲には、加熱手段として高周波誘導加熱用コイル３４が配設されている。加熱手段としては、高周波誘導加熱に限られるものではなく、抵抗加熱等他の公知の加熱方法を採用できることは勿論である。
【００１６】
さらに真空チャンバ２４内には、上記射出スリーブ２７の側部開口部３３に整合して母合金供給装置３５が付設されている。この母合金供給装置３５は、上記射出スリーブ２７の側部開口部３３に接続可能な高さ位置に設置された母合金供給路筒体３６と、該母合金供給路筒体３６上に配置される母合金カセット３７と、上記供給路筒体３６内に摺動自在に配設された母合金供給プランジャ３８及びそれを作動する母合金供給シリンダ３９とからなり、母合金供給プランジャ３８及びそれを作動する母合金供給シリンダ３９は、母合金カセット３７から母合金供給路筒体３６内に落下した母合金塊Ａを射出スリーブ２７内に移動させる強制移動手段として機能する。
【００１７】
母合金カセット３７は、図１〜４及び図５に示すように、母合金供給路筒体３６に固定された取付台４０上に回転自在に載置されるターンテーブル４１と、該ターンテーブル４１上に配設された複数本（図示の例では４本であるが、２本もしくは３本又は５本以上でもよい）の竪型筒状の母合金収納マガジン４２とからなり、各母合金収納マガジン４２内には所定寸法に成形された母合金塊Ａが一定個数内装されている。母合金カセット３７の上記ターンテーブル４１の中心穴部４３をステッピングモータ４４の回転軸に嵌め合わせることにより、ターンテーブル４１を所定の時間間隔で段階的に回転させ、各母合金収納マガジン４２が順次、母合金供給路筒体３６上でかつ取付台４０の開口部４５上に位置するようになっている。
【００１８】
母合金収納マガジン４２内に段重ね状に収容されている母合金塊Ａは、母合金供給路筒体３６内に落下した最下段の母合金塊Ａが母合金供給プランジャ３８により射出スリーブ２７内に供給されている間は、母合金供給プランジャ３８により取付台４０の開口部４５が塞がれているために、母合金供給路筒体３６内に落下することはないが、母合金供給プランジャ３８が後退して取付台４０の開口部４５が開口すると、母合金供給路筒体３６内に落下し、次の供給に備える。このようにして、母合金収納マガジン４２内の母合金塊Ａは順次落下して、１個ずつ所定の時間間隔で射出スリーブ２７に供給される。母合金収納マガジン４２が空になると、ターンテーブル４１が所定角度だけ回転し、次の母合金収納マガジン４２が供給位置に配置される。
【００１９】
上記母合金供給装置３５は真空チャンバ２４のスライド式蓋体４６に取り付けられており、該蓋体４６はガイドレール４７上に摺動自在に載置され、蓋体４６を引くことにより母合金供給装置３５全体を引き出すことができるようになっている。従って、全ての母合金収納マガジン４２内の母合金塊Ａを用いて射出成形が終了した後、真空チャンバ２４に接続されているチャンバ空気弁５３を開いて真空状態を解除し（このとき、真空チャンバ２４の真空排気系統Ｌ２は遮断）、蓋体４６を引き出して母合金カセット３７を取り換えることにより、一度の操作で多数の母合金塊Ａの供給態勢を整えることができる。なお、蓋体４６を真空チャンバ２４にセットすると、母合金供給路筒体３６の先端面は射出スリーブ２７の側部開口部３３の周囲に当接し、また蓋体４６と真空チャンバ２４の間はシール部材８によりシールされる。
【００２０】
真空ポンプ５０（拡散ポンプとロータリポンプから構成）の真空排気系統Ｌの一つのラインＬ１（金型排気ライン）は可動盤１１及び固定部材１３に形成された金型排気孔１５に接続され、射出成形部空間Ｘ内が所定の真空度になるまで排気するように構成され、他のラインＬ２は真空チャンバ２４に接続され、加熱溶解部空間Ｙ内が所定の真空度になるまで排気するように構成されている。また、金型排気ラインＬ１には、射出成形部空間Ｘの真空状態を解除するための金型空気弁５４が接続されていると共に、真空リザーブタンク５１も接続され、可動上型３を固定下型２に型締めした後に瞬時に射出成形部空間Ｘを真空状態にできるようになっている。
また、真空チャンバ２４には不活性ガス容器５２も接続され、用いる母合金の種類によってはＡｒ等の不活性ガス雰囲気下で加熱溶解ができるようになっている。符号５５〜５９は電磁弁である。
【００２１】
次に、前記装置を用いた射出成形工程について説明する。
＜母合金供給工程＞
まず、蓋体４６を引き出して前記したように母合金カセット３７を母合金供給装置３５にセットした後、蓋体４６を閉め、チャンバ空気弁５３を閉じた状態で電磁弁５８を開き、真空チャンバ２４内の加熱溶解部空間Ｙを真空引きする。このとき、遮蔽シャッタ２６は閉じられており、母合金供給部と加熱溶解部は１つの真空チャンバ２４内に内装されたことになる。
母合金カセット３７の母合金収納マガジン４２が所定位置にセットされると、母合金供給シリンダ３９が作動し、母合金収納マガジン４２から母合金供給路筒体３６内に落下した母合金塊Ａは、図１に示すように、母合金供給プランジャ３８により射出スリーブ２７内に押し入れられる。
【００２２】
＜加熱溶解工程＞
次に射出シリンダ２９が作動し、図２に示すように、射出プランジャ２８が母合金塊Ａを溶解ゾーンまで押し上げる。ここで、高周波誘導加熱用コイル３４に電流が流され、母合金塊Ａが加熱溶解される。このとき、可動上型３は固定下型２に型締めされ、真空ハウジング２０内の射出成形部空間Ｘは真空引きされ、射出成形できる態勢になっている。
【００２３】
＜射出成形工程＞
射出スリーブ２７内の溶湯が所定温度に達した後（温度測定は、射出プランジャ２８内に熱電対を配設したり、後述する実施例のように放射温度計を用いるなど、適当な方法を採用できる。）高周波誘導加熱用コイル３４が消磁され、シャッタシリンダ２５が作動して遮蔽シャッタ２６が開き、射出成形部空間Ｘと加熱溶解部空間Ｙは連通する。この段階で直ちにスリーブ移動シリンダ３１及び射出シリンダ２９が同期的に作動し、射出スリーブ２７及び射出プランジャ２８が上昇し、図３に示すように、射出スリーブ２７の上端が金型１の湯口４周囲に密着すると共に、なお、所定距離だけ上昇する射出プランジャ２８で加圧された溶湯が金型キャビティ５内に射出充填され、金型１により熱を奪われて急冷凝固して成形される。このとき、金型１は、溶湯の流れの終末側となるエジェクタ部より可動盤１１の金型排気孔１５を通して排気されているため、溶湯の流れは排気流れに乗って金型キャビティ５内に充填されるので、気泡の巻き込みが起こり難い。
【００２４】
＜成形品排出工程＞
射出成形終了後、図４に示すように、射出スリーブ２７と射出プランジャ２８が元の位置まで後退し、遮蔽シャッタ２６が閉じられ、電磁弁５５を閉じ、金型空気弁５４を開いた後、型締めシリンダ１２により可動盤１１が上昇され、金型１が開かれる。可動盤１１が上死点に達すると、エジェクタピン１６の連結ロッド１７上端面は、エジェクタシリンダ１８のシリンダロッド１９下端面と当接した状態となる。この段階で、凝固した成形品Ｂは可動上型３と共に固定下型２から離脱しているので、エジェクタシリンダ１８が作動してエジェクタピン１６を下方に突き出し、成形品Ｂを可動上型３から離脱させて固定下型２上に落下させる。次いで、成形品排出シリンダ２２が作動し、アーム部２３が前進して成形品Ｂを把持した後に後退し、成形品Ｂを装置外に取り出す。このとき、電磁弁５６、５７は開かれていて真空リザーブタンク５１は真空ポンプ５０と接続されており、金型開き工程時間を利用して真空リザーブタンク５１内の真空度は高められる。
【００２５】
＜ショットサイクル＞
成形品排出後、再度型締シリンダ１２が作動して金型１を閉止する。次いで、金型空気弁５４が閉、電磁弁５５が開となって、射出成形部空間Ｘが真空リザーブタンク５１に接続され、予備排気された後、電磁弁５６が閉じて（電磁弁５７は、通常、開の状態）真空ポンプ５０と接続されるので、極めて短時間に射出成形部空間Ｘの真空化が完了し、図１に示す状態に復帰して次の射出サイクルに入る。
一方、母合金供給装置３５では、母合金供給プランジャ３８が後退することにより母合金収納マガジン４２から母合金供給路筒体３６内に落下した次の母合金塊Ａが、母合金供給プランジャ３８により押し出されて射出スリーブ２７内に供給されているので、次のショットサイクルに入る。
【００２６】
以上のようにして、母合金カセット３７の各母合金収納マガジン４２に収容されている母合金塊Ａが全てなくなるまで、自動的にかつ連続的にショットサイクルが繰り返される。母合金カセット３７の母合金塊Ａが全てなくなった後は、電磁弁５８を閉じ、チャンバ空気弁５３を開いた後、先に説明したように、蓋体４６を引き出し、母合金カセット３７の交換を行なう。カセット交換後、蓋体４６を閉め、前記したようなショットサイクルを再度繰り返す。
【００２７】
図６は、前記図１乃至図５に示す実施例の変形例を示している。この装置の場合、真空チャンバ２４内に加熱溶解部のみが収容されるように構成されており、すなわち、射出スリーブ２７の上部及びその周囲に配設された高周波誘導加熱用コイル３４を収容するような小さな真空チャンバ２４が形成され、その底板６０の中央部に形成されたスリーブ６１に射出スリーブ２７が摺動自在に挿入されているが、他の構成は前記図１乃至図４に示す装置と同様である。なお、スリーブ６１と射出スリーブ２７の間はシール部材８によってシールされ、真空チャンバ２４内の加熱溶解部空間Ｙの真空状態が保持されるようになっている。
このように、遮蔽シャッタ２６、射出スリーブ２７の上部及び高周波誘導加熱用コイル３４のみを真空チャンバ２４内に配する構成としたことにより、前記実施例のように母合金カセット３７の交換毎に真空チャンバ２４内の真空状態を解除する必要がなく、長期に亘って自動連続射出成形が可能となる。また、真空状態にすべき真空チャンバ２４内の加熱溶解部空間Ｙが小さいため、真空化に要するエネルギー消費も小さくなる。
【００２８】
図７は、本発明の装置の他の実施例を示している。この装置においては、主定盤７内に開口部６から一方の側面にかけて延在する金型排気孔１５が形成され、固定下型２の湯口４側から金型１のキャビティ５を真空排気する構成となっており、前記実施例のような真空ハウジングは設けられていない。その結果、真空排気する射出成形部空間Ｘが小さいので、射出サイクルのたびに真空化に要するエネルギー消費が小さくて済み、またそれに要する時間も短縮される。従って、前記実施例のように金型排気ラインＬ１に真空リザーブタンクを設ける必要はないが、設けても差し支えない。なお、符号６２は、溶湯の温度を測定するための放射温度計である。
【００２９】
可動上型３が固定部材１３を介して可動盤１１に固定され、またそのキャビティ５に突出できるようにエジェクタピン１６が嵌挿されていることは前記実施例と同様であるが、本実施例の場合、金型キャビティ５内の真空状態を保持できるように、各エジェクタピン１６と可動上型３との間はＯ−リング等のシール部材８によりシールされている。また、各エジェクタピン１６を連結する連結ロッド１７は固定部材１３の凹陥部内に収容され、これを作動するエジェクタシリンダ１８は可動盤１１上に装着されている。
【００３０】
一方、主定盤７の下面には、遮蔽シャッタ２６の開閉をガイドするためのガイド体６３が固着されており、該ガイド体６３は主定盤７の開口部６と同様の開口部を有する。主定盤７及びガイド体６３とそれらの間に形成される隙間内を摺動する遮蔽シャッタ２６との間は、シール部材８によりシールされ、射出成形部空間Ｘと加熱溶解部空間Ｙとの間の遮断をより確実に行なえるようになっている。
また、本実施例では、母合金供給路筒体３６に母合金収納マガジン４２を着脱自在に組み込む構成となっているが、前記実施例のようにカセット方式とすることもできる。
本実施例の装置による射出成形工程も、基本的には前記実施例の装置の場合と同様であり、前記した説明から当業者には容易に理解可能と思われるので、その説明は省略する。
【００３１】
以上、本発明の装置の好適な実施例について説明したが、本発明は前記した実施例に限られるものではなく、種々の設計変更が可能であり、また前記した各実施例の母合金供給部、加熱溶解部、射出成形部、及び真空排気系統を種々組み合わせて採用することもできる。
本発明の装置は、酸化や熱劣化し易い活性合金、例えばＡｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＭｍ（ミッシュメタル）等の少なくとも１種の活性金属元素を含み、合金内の活性金属元素の和が５０原子％以上の合金の射出成形に好適に用いることができるが、これに限定されるものではなく、種々の合金の射出成形に利用できる。
【００３２】
本発明の装置は、特に下記一般式（１）〜（６）のいずれか１つで示される組成を有する非晶質合金の射出成形に好適に適用できる。
一般式（１）：Ｍ¹ _aＭ² _bＬｎ_cＭ³ _dＭ⁴ _eＭ⁵ _f
但し、Ｍ¹はＺｒ及びＨｆから選ばれる１種又は２種の元素、Ｍ²はＮｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌ及びＧａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ及びＭｍ（希土類元素の集合体であるミッシュメタル）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ³はＢｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ及びＯよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ⁴はＴａ、Ｗ及びＭｏよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ⁵はＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＡｇよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆはそれぞれ原子％で、２５≦ａ≦８５、１５≦ｂ≦７５、０≦ｃ≦３０、０≦ｄ≦３０、０≦ｅ≦１５、０≦ｆ≦１５である。
【００３３】
上記非晶質合金は、下記一般式（１−ａ）〜（１−ｐ）の非晶質合金を含む。
一般式（１−ａ）：Ｍ¹ _aＭ² _b
この非晶質合金は、Ｍ²元素がＺｒ又はＨｆと共存するために、混合エンタルピーが負で大きく、アモルファス形成能が良い。
一般式（１−ｂ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＬｎ_c
この非晶質合金のように、上記一般式（１−ａ）の合金に希土類元素を添加することによりアモルファスの熱的安定性が向上する。
【００３４】
一般式（１−ｃ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＭ³ _d
一般式（１−ｄ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＬｎ_cＭ³ _d
これらの非晶質合金のように、原子半径の小さな元素Ｍ³（Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｏ）でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。
【００３５】
一般式（１−ｅ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＭ⁴ _e
一般式（１−ｆ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＬｎ_cＭ⁴ _e
一般式（１−ｇ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＭ³ _dＭ⁴ _e
一般式（１−ｈ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＬｎ_cＭ³ _dＭ⁴ _e
これらの非晶質合金のように、高融点金属Ｍ⁴（Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ）を添加した場合、アモルファス形成能に影響を与えずに耐熱性、耐食性が向上する。
【００３６】
一般式（１−ｉ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＭ⁵ _f
一般式（１−ｊ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＬｎ_cＭ⁵ _f
一般式（１−ｋ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＭ³ _dＭ⁵ _f
一般式（１−ｌ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＬｎ_cＭ³ _dＭ⁵ _f
一般式（１−ｍ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＭ⁴ _eＭ⁵ _f
一般式（１−ｎ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＬｎ_cＭ⁴ _eＭ⁵ _f
一般式（１−ｏ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＭ³ _dＭ⁴ _eＭ⁵ _f
一般式（１−ｐ）：Ｍ¹ _aＭ² _bＬｎ_cＭ³ _dＭ⁴ _eＭ⁵ _f
これらの貴金属Ｍ⁵（Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇ）を含んだ非晶質合金の場合、結晶化が起きても脆くならない。
【００３７】
一般式（２）：Ａｌ_100-g-h-iＬｎ_gＭ⁶ _hＭ³ _i
但し、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ及びＭｍよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ⁶はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ³はＢｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ及びＯよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｇ、ｈ及びｉはそれぞれ原子％で、３０≦ｇ≦９０、０＜ｈ≦５５、０≦ｉ≦１０である。
【００３８】
上記非晶質合金は、下記一般式（２−ａ）及び（２−ｂ）の非晶質合金を含む。
一般式（２−ａ）：Ａｌ_100-g-hＬｎ_gＭ⁶ _h
この非晶質合金は、混合エンタルピーが負で大きく、アモルファス形成能が良い。
一般式（２−ｂ）：Ａｌ_100-g-h-iＬｎ_gＭ⁶ _hＭ³ _i
この非晶質合金においては、原子半径の小さな元素Ｍ³（Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｏ）でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。
【００３９】
一般式（３）：Ｍｇ_100-pＭ⁷ _p
但し、Ｍ⁷はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｐは原子％で５≦ｐ≦６０である。
この非晶質合金は、混合エンタルピーが負で大きく、アモルファス形成能が良い。
【００４０】
一般式（４）：Ｍｇ_100-q-rＭ⁷ _qＭ⁸ _r
但し、Ｍ⁷はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ⁸はＡｌ、Ｓｉ及びＣａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｑ及びｒはそれぞれ原子％で、１≦ｑ≦３５、１≦ｒ≦２５である。
この非晶質合金のように、前記一般式（３）の合金において原子半径の小さな元素Ｍ⁸（Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ）でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。
【００４１】
一般式（５）：Ｍｇ_100-q-sＭ⁷ _qＭ⁹ _s
一般式（６）：Ｍｇ_100-q-r-sＭ⁷ _qＭ⁸ _rＭ⁹ _s
但し、Ｍ⁷はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ⁸はＡｌ、Ｓｉ及びＣａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ⁹はＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＭｍよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｑ、ｒ及びｓはそれぞれ原子％で、１≦ｑ≦３５、１≦ｒ≦２５、３≦ｓ≦２５である。
これらの非晶質合金のように、前記一般式（３）及び（４）の合金に希土類元素を添加することによりアモルファスの熱的安定性が向上する。
【００４２】
前記した非晶質合金の中でも、ガラス遷移温度（Ｔｇ）と結晶化温度（Ｔｘ）の温度差が極めて広いＺｒ−ＴＭ−Ａｌ系及びＨｆ−ＴＭ−Ａｌ系（ＴＭ：遷移金属）非晶質合金は、高強度、高耐食性であると共に、過冷却液体領域（ガラス遷移領域）ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇが３０Ｋ以上、特にＺｒ−ＴＭ−Ａｌ系非晶質合金は６０Ｋ以上と極めて広く、この温度領域では粘性流動により数１０ＭＰａ以下の低応力でも非常に良好な加工性を示す。また、冷却速度が数１０Ｋ／ｓ程度の鋳造法によっても非晶質バルク材が得られるなど、非常に安定で製造し易い特徴を持っている。これらの合金は、溶湯からの金型鋳造によっても、またガラス遷移領域を利用した粘性流動による成形加工によっても、非晶質材料ができると同時に、金型形状及び寸法を極めて忠実に再現する。
【００４３】
本発明に利用されるこれらのＺｒ−ＴＭ−Ａｌ系及びＨｆ−ＴＭ−Ａｌ系非晶質合金は、合金組成、測定法によっても異なるが、非常に大きなΔＴｘの範囲を持っている。例えばＺｒ₆₀Ａｌ₁₅Ｃｏ_2.5Ｎｉ_7.5Ｃｕ₁₅合金（Ｔｇ：６５２Ｋ、Ｔｘ：７６８Ｋ）のΔＴｘは１１６Ｋと極めて広い。硬度は室温からＴｇ付近までビッカース硬度（Ｈｖ）で４６０（ＤＰＮ）、引張強度は１，６００ＭＰａ、曲げ強度は３，０００ＭＰａに達する。熱膨張率αは室温からＴｇ付近まで１×１０^-5／Ｋと小さく、ヤング率は９１ＧＰａ、圧縮時の弾性限界は４〜５％を超える。さらに靭性も高く、シャルピー衝撃値で６０〜７０ｋＪ／ｍ²を示す。このように非常に高強度の特性を示しながら、ガラス遷移領域まで加熱されると、流動応力は１０ＭＰａ程度まで低下する。このため極めて加工が容易で、低応力で複雑な形状の微小部品や高精度部品に成形できるのが本合金の特徴である。しかも、いわゆるガラス（非晶質）としての特性から加工（変形）表面は極めて平滑性が高く、結晶合金を変形させたときのように滑り帯が表面に現われるステップなどは実質的に発生しない特徴を持っている。
【００４４】
一般に、非晶質合金はガラス遷移領域まで加熱すると長時間の保持によって結晶化が始まるが、本合金のようにΔＴｘが広い合金は非晶質相が安定であり、ΔＴｘ内の温度を適当に選べば２時間程度までは結晶が発生せず、通常の成形加工においては結晶化を懸念する必要はない。
また、本合金は溶湯からの凝固においてもこの特性を如何なく発揮する。一般に非晶質合金の製造には急速な冷却が必要とされるが、本合金は冷却速度１０Ｋ／ｓ程度の冷却で溶湯から容易に非晶質単相からなるバルク材を得ることができる。その凝固表面はやはり極めて平滑であり、金型表面のミクロンオーダーの研磨傷でさえも忠実に再現する転写性を持っている。
従って、鋳造材料として本合金を適用すれば、金型表面が成形品の要求特性を満たす表面品質を持っておれば、鋳造材においても金型の表面特性をそのまま再現し、寸法調整、表面粗さ調整の工程を省略又は短縮することができる。
【００４５】
以上のように、比較的低い硬度、高い引張強度及び高い曲げ強度、比較的低いヤング率、高弾性限界、高耐衝撃性、高耐磨耗性、表面の平滑性、高精度の鋳造性を併せ持った特徴は、光コネクタのフェルールやキャピラリ、スリーブ、Ｖ溝基板等、歯車やマイクロマシン等の精密部品など、種々の分野の成形品の材料として適している。また、非晶質合金は、高精度の鋳造性及び加工性を有し、かつ金型のキャビティ形状を忠実に再現できる優れた転写性を有するため、金型を適切に作製することにより、金型鋳造法によって所定の形状、寸法精度、及び表面品質を満足する成形品を単一のプロセスで量産性良く製造できる。
【００４６】
また、本発明を適用する非晶質合金製成形品の製造に用いられる材料としては、前記したような非晶質合金の他、特開平１０−１８６１７６号、特開平１０−３１１９２３号、特開平１１−１０４２８１号、特開平１１−１８９８５５号等に記載されている非晶質合金など、従来公知の各種非晶質合金を用いることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の活性合金成形用真空溶解射出成形装置によれば、以下のような効果・利点が得られる。
（１）金型キャビティを真空チャンバとは独立して真空排気可能としたことにより、射出成形後に、真空チャンバ内の真空状態を解除することなく成形品の取出しが可能となり、エネルギー効率が良くなる。
（２）また、加熱溶解部空間と射出成形部空間を遮蔽シャッタにより区画することで、溶湯射出時のみシャッタを開き、ショットサイクルの短い真空射出成形を行なうことができる。
（３）特に金型排気系統に真空リザーブタンクが接続されている場合、金型をショット毎に型開きしても、次の型閉止後に瞬間的に排気真空化できるので、極めて短いショットサイクルで真空射出成形を行なうことができる。
（４）金型の湯口に向って移動、当接して金型キャビティ内に溶湯を射出する射出スリーブに、母合金収納マガジンを用いた母合金供給手段を付設し、好ましくはカセット方式の母合金供給手段を設けることにより、真空チャンバ内の真空状態を解除することなく多数の母合金塊を連続的にかつ自動的に射出スリーブに供給できるので、酸化し易く、また過熱により熱劣化し易い活性合金であっても、真空状態で連続的にかつ自動的に射出成形を行なうことができる。
（５）真空チャンバ内に射出スリーブの上部が配され、母合金供給手段を真空チャンバの外部に配することにより、真空チャンバ内の真空状態を解除することなく、母合金カセットや母合金収納マガジンを交換できるので、長期に亘って自動連続射出成形を行なうことができる。
（６）金型を密閉可能に囲繞する真空ハウジングを設けることにより、普通の金型でも真空射出成形できる。
（７）金型排気を可動盤側から行なうことにより、溶湯流れは排気流れに乗り、気泡の巻き込みが起こり難い。
以上により、酸化や熱劣化し易い活性合金であっても真空状態で連続的に自動射出成形が行なえる結果、高品質の射出成形品を安価に多量生産することができ、工業上極めて有用な装置といえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空溶解射出成形装置の一実施例の概略部分断面側面図であり、母合金供給工程を示している。
【図２】本発明の真空溶解射出成形装置の一実施例の概略部分断面側面図であり、母合金の加熱溶解部への移動工程を示している。
【図３】本発明の真空溶解射出成形装置の一実施例の概略部分断面側面図であり、射出工程を示している。
【図４】本発明の真空溶解射出成形装置の一実施例の概略部分断面側面図であり、成形品排出工程を示している。
【図５】本発明の真空溶解射出成形装置に用いる母合金供給装置の母合金カセット部の平面図である。
【図６】本発明の真空溶解射出成形装置の別の実施例の概略部分断面側面図である。
【図７】本発明の真空溶解射出成形装置のさらに他の実施例の概略部分断面側面図である。
【符号の説明】
１金型
２固定下型
３可動上型
４湯口
５キャビティ
１１可動盤
１２型締用シリンダ
１５金型排気孔
１６エジェクタピン
１８エジェクタシリンダ
２０真空ハウジング
２２成形品排出シリンダ
２４真空チャンバ
２５シャッタシリンダ
２６遮蔽シャッタ
２７射出スリーブ
２８射出プランジャ
２９射出シリンダ
３１スリーブ移動シリンダ
３４高周波誘導加熱用コイル
３５母合金供給装置
３６母合金供給路筒体
３７母合金カセット
３９母合金供給シリンダ
４２母合金収納マガジン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum melting injection molding apparatus for forming an active alloy, and more particularly to an apparatus capable of high-speed injection casting while keeping a molten active alloy in a clean state.
[0002]
[Prior art]
As a method for obtaining an amorphous alloy which is a typical example of an active alloy, a gas atomizing method, a single roll method, and the like have been widely known. However, since these methods only yield a powder or foil ribbon, it must be further molded to obtain a product of any desired shape, and is generally compacted, degassed, extruded and cast. Molding is performed. However, along with the deterioration of physical properties during the process due to hot working, as a result of various processes, the processing cost also increased, which became a practical obstacle to amorphous alloys.
[0003]
In addition, there are known methods for melting and casting active alloys such as alloys containing rare earth elements and amorphous alloys, but when using an air atmosphere, they are oxidized during pouring or filling into the mold. Therefore, there were various problems such as a decrease in mechanical strength and a decrease in the ability to form amorphous.
Therefore, recently, there has been proposed a molding method in which an active alloy is heated and melted in a vacuum using an injection sleeve movable toward a mold, and injection filling into a cavity in the mold is performed (Japanese Patent No. 2977374 and Japanese Patent No. 2977374). JP-A-10-296424). In the case of such an injection molding method, it is inevitably necessary to keep the entire space from the heat-melting part to the injection molding part in a vacuum state at the time of injection molding, but after the injection molding, the vacuum state of the entire space is once released. However, it is necessary to take out the product and load the raw material into the injection sleeve. That is, since it is necessary to form and release the vacuum state of the entire space for each injection molding, the energy efficiency is low, and the production efficiency is low because of batch production. It was.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the prior art as described above. The basic object of the present invention is to heat and dissolve an active alloy in a vacuum state or an inert gas atmosphere, and immediately, the gold in a vacuum state or an inert gas atmosphere. By injection molding into the mold cavity, non-oxidized, non-thermally deteriorated high-quality active alloy castings can be manufactured, and products can be taken out without releasing the vacuum state of the heating and melting part Is to provide.
Furthermore, the object of the present invention is to perform the injection molding of the active alloy continuously without releasing the vacuum state of the space of the heating and melting part with one loading of the raw material, and to produce a high quality injection molded product at a low cost. The object is to provide an apparatus capable of mass production.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, according to a basic aspect of the present invention, an injection molding having a mold and a mother alloy melting apparatus provided with an injection mechanism for injecting and filling molten metal into the cavity of the mold. In the apparatus, an openable / closable vacuum chamber surrounding the mother alloy melting apparatus is provided, and the mother alloy supplier is provided.StepThe vacuum chamber together with the mother alloy melting device.InsideThe evacuation system is connected to communicate with the mold cavity and the vacuum chamber, and the mold cavity can be evacuated independently from the vacuum chamber.The mother alloy melting device includes an injection plunger that is slidably disposed therein, and is arranged to be movable back and forth toward the gate of the mold, and in the injection sleeve A heating means for heating and melting the supplied master alloy mass, wherein the injection sleeve is provided with a master alloy supply means, and the master alloy supply means accommodates a plurality of master alloy ingots. At least one saddle-shaped cylindrical mother alloy storage magazine, a mother alloy supply passage disposed at a lower portion of the mother alloy storage magazine, and an injection sleeve for injecting a mother alloy lump falling from the magazine into the supply passage Forcibly moving meansA vacuum melting injection molding apparatus for forming an active alloy is provided. In one connection mode of the vacuum exhaust system that communicates with the cavity of the mold, a vacuum housing that sealably surrounds the mold is provided, and the vacuum exhaust system is connected to the inside of the vacuum housing so that the cavity in the mold is formed. It can be configured to be evacuated independently of the vacuum chamber.
  Forming and maintaining independent vacuum states in the heating and melting part and the injection molding part preferably means that the mold cavity and the space in the vacuum chamber are blocked between the mold gate and the vacuum chamber. This is done by providing a shielding shutter that communicates.
[0006]
  Further, in a preferred embodiment in which injection molding can be performed continuously with a single raw material loading,The mother alloy supply meansIs preferablyThe motherA plurality of alloy storage magazines are provided, and these magazines are arranged on a turntable to constitute one cassette.
[0007]
A more specific and preferred embodiment of the vacuum melting injection molding apparatus for forming an active alloy according to the present invention includes: a mold comprising a fixed lower mold having a gate and a movable upper mold that can be raised and lowered; and disposed at the lower part of the mold. An openable / closable vacuum chamber; a shielding shutter that blocks and communicates the cavity of the mold and the space in the vacuum chamber; and an injection plunger that is slidably disposed therein, and a gate of the mold An injection sleeve arranged so as to be able to move forward and backward toward the surface; heating means for heating and melting the mother alloy mass supplied into the injection sleeve; a mother alloy supply path connectable to the injection sleeve; and the mother alloy supply A vertical cylindrical mother alloy storage magazine disposed in the upper part of the path, and a mother alloy supply device having a forced movement means for moving the mother alloy mass dropped from the magazine in the supply path to the injection sleeve, The above mold cavity and A vacuum exhaust system to each communication with the vacuum chamber and respectively connected, the mold cavity independently of the vacuum chamber is characterized in that the evacuatable configured.
[0008]
In the vacuum chamber, a shielding shutter, an upper portion of the injection sleeve, and a heating unit may be arranged, or a shielding shutter, an injection sleeve, a heating unit, and a mother alloy supply device may be arranged.
As a method for making the mold cavity vacuum, a vacuum exhaust system can be connected to the mold side, but when the movable upper mold is lowered and combined with the fixed lower mold, A vacuum housing that surrounds the mold to form a sealed space may be provided, and an evacuation system may be connected in the vacuum housing. More preferably, a vacuum reserve tank is incorporated in the vacuum exhaust system.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As described above, a first feature of the present invention is an injection molding apparatus having a mother alloy melting apparatus having a mold and an injection mechanism for injecting and filling molten metal into the cavity of the mold. An openable and closable vacuum chamber is provided to surround the alloy melting device, and an evacuation system is connected to communicate with the cavity and vacuum chamber of the mold, and the cavity in the mold is evacuated independently of the vacuum chamber. The point is that it is possible to configure.
As described above, the mold cavity can be evacuated independently of the vacuum chamber, and after injection molding, the molded product can be taken out without releasing the vacuum state in the vacuum chamber. Get better. Further, by partitioning the space of the heating and melting portion and the space of the injection molding portion with a shielding shutter, the shutter is opened only at the time of molten metal injection, and vacuum injection molding with a short shot cycle becomes possible. Especially when a vacuum reserve tank is connected to the mold exhaust system, even if the mold is opened for each shot, the exhaust can be evacuated instantaneously after the next mold closing, so vacuum injection molding with an extremely short shot cycle Can be performed.
[0010]
Next, a second feature of the present invention is that a mother alloy supply means is attached to an injection sleeve that moves and abuts toward the mold gate and injects molten metal into the mold cavity, preferably , At least one saddle-shaped cylindrical mother alloy storage magazine for storing a plurality of mother alloy ingots, a mother alloy supply path disposed in a lower portion of the mother alloy storage magazine, and the magazine in the supply path A mother alloy supply means having forcible movement means for moving the mother alloy lump that has fallen from the injection sleeve to the injection sleeve, particularly preferably a plurality of the mother alloy storage magazines. The mother alloy supply means constituting the cassette is provided.
By providing such a master alloy supply means, a large number of master alloy ingots can be continuously and automatically supplied to the injection sleeve without releasing the vacuum state in the vacuum chamber. Even an active alloy that easily undergoes thermal deterioration can be continuously and automatically injection molded in a vacuum state. As a result, high-quality injection molded products can be mass-produced at low cost.
Hereinafter, other features, functions and effects of the present invention will be described with reference to the embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings.
[0011]
【Example】
1 to 4 show an embodiment of the vacuum melting and injection molding apparatus of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a mold, which includes a fixed lower mold 2 and a movable upper mold 3. The lower mold 2 having the gate 4 is fixed to a main surface plate 7 having a circular opening 6 at a corresponding position, and is sealed by a sealing member 8 such as an O-ring. A plurality of tie bars 9 are erected in parallel on the main surface plate 7, and a fixed plate 10 is fixed to an upper end portion thereof. The number of tie bars 9 is four in the present embodiment, but of course, the number is not limited to this and may be three or two. The movable platen 11 mounted on the tie bar 9 is moved up and down by a mold clamping cylinder 12 mounted on the fixed platen 10. A movable upper mold having a cavity 5 formed in a parting surface with the fixed lower mold 2 via a fixed member 13 and a connecting member 14 (which may be integrated with the fixed member 13) below the movable platen 11. 3 is fixed, and the movable upper mold 3 moves up and down as the movable platen 11 moves up and down. A mold exhaust hole 15 is formed at a predetermined position of the movable platen 11 and the fixed member 13, and each of the movable platen 11, the fixed member 13, the connecting member 14, the movable upper die 3 and the fixed lower die 2 is provided. Each gap is sealed by a seal member 8.
[0012]
Further, a plurality of ejector pins 16 (a pair in the illustrated example, but can be three or more depending on the number of cavities) are inserted into the mold 1 so as to protrude into the cavity 5. The connecting rods 17 of the ejector pins 16 are inserted into the movable platen 11 and the fixed member 13, and the lower end surfaces of the ejector pins 16 are formed on the mold cavity 5 by upward biasing means and stopper means (not shown). It is comprised so that it may correspond with an upper surface. When the movable platen 11 rises to the top dead center after the injection molding is finished, the upper end surface of the connecting rod 17 comes into contact with the lower end surface of the cylinder rod 19 of the ejector cylinder 18 attached to the fixed platen 10 so as to be aligned therewith. By operating the ejector cylinder 18, the cylinder rod 19 pushes down the connecting rod 17, and the ejector pin 16 protrudes into the cavity 5.
[0013]
Further, a cylindrical vacuum housing 20 that is suspended so as to surround the movable upper mold 3 is fixed to the lower surface of the movable platen 11 via a seal member 8, while the upper surface of the main surface plate 7 corresponds to the upper surface of the main platen 7. When the frame 21 for sealing is similarly fixed through the sealing member 8 at the position where the movable platen 11 is lowered and the movable upper mold 3 is clamped to the fixed lower mold 2, the vacuum housing The outer surface of 20 is in sliding contact with the inner surface of the sealing frame 21 via the sealing member 8 so that a sealed injection molding portion space X can be formed.
[0014]
Further, a molded product discharge cylinder 22 provided with an arm portion 23 capable of approaching and retracting to the injection molding portion at a predetermined height is attached to a predetermined position on the main surface plate 7.
On the other hand, a vacuum chamber 24 for hermetically forming the heating / dissolving space Y is disposed below the main surface plate 7 and supported by a frame 48. The shielding and communication between the injection molding part space X and the heating and melting part space Y in the vacuum chamber 24 are operated by the shutter cylinder 25 so as to slide and contact the lower surface of the main surface plate 7 to move forward and backward. This is done by closing and opening the opening 6 by 26.
[0015]
In the vacuum chamber 24, a cylindrical injection sleeve 27 is disposed directly below a position where it is aligned with the gate 4 of the fixed lower mold 2 and the opening 6 of the main surface plate 7, and is slidable in the inside thereof. An injection plunger 28 is provided, and the injection plunger 28 is operated by an injection cylinder 29 attached to the lower part of the vacuum chamber 24. The lower end portion of the injection sleeve 27 is fixed to a sleeve holding member 30, and the sleeve holding member 30 is actuated by a sleeve moving cylinder 31 and is moved up and down by being guided by a sleeve moving guide pin 32. Therefore, the injection sleeve 27 is raised toward the gate 4 of the mold 1 and lowered to the initial position by operating the sleeve moving cylinder 31 to raise and lower the sleeve holding member 30.
A high frequency induction heating coil 34 is disposed around the upper portion of the injection sleeve 27 as a heating means. The heating means is not limited to high frequency induction heating, and other known heating methods such as resistance heating can be adopted as a matter of course.
[0016]
Further, in the vacuum chamber 24, a mother alloy supply device 35 is attached in alignment with the side opening 33 of the injection sleeve 27. The mother alloy supply device 35 is disposed on the mother alloy supply path cylinder 36 installed at a height position connectable to the side opening 33 of the injection sleeve 27 and the mother alloy supply path cylinder 36. A master alloy cassette 37, a master alloy supply plunger 38 slidably disposed in the supply passage cylinder 36, and a master alloy supply cylinder 39 for operating the master alloy supply plunger 38. The operating mother alloy supply cylinder 39 functions as a forcible moving means for moving the mother alloy lump A dropped from the mother alloy cassette 37 into the mother alloy supply path cylinder 36 into the injection sleeve 27.
[0017]
As shown in FIGS. 1 to 4 and 5, the mother alloy cassette 37 includes a turntable 41 that is rotatably mounted on a mounting base 40 fixed to the mother alloy supply path cylinder 36, and the turntable 41. It is composed of a plurality of (in the illustrated example, four, but two, three, or five or more) vertical cylindrical mother alloy storage magazines 42 and each mother alloy is stored. Inside the magazine 42, a certain number of master alloy ingots A having a predetermined size are housed. By fitting the center hole 43 of the turntable 41 of the mother alloy cassette 37 to the rotation shaft of the stepping motor 44, the turntable 41 is rotated stepwise at a predetermined time interval, and each mother alloy storage magazine 42 is sequentially moved. In addition, it is located on the mother alloy supply path cylinder 36 and on the opening 45 of the mounting base 40.
[0018]
In the mother alloy lump A stored in the mother alloy storage magazine 42 in a stacked manner, the lowermost mother alloy lump A dropped into the mother alloy supply path cylinder 36 is moved into the injection sleeve 27 by the mother alloy supply plunger 38. , Since the opening 45 of the mounting base 40 is closed by the mother alloy supply plunger 38, it does not fall into the mother alloy supply path cylinder 36, but the mother alloy supply plunger When 38 retreats and the opening 45 of the mounting base 40 opens, it falls into the mother alloy supply path cylinder 36 to prepare for the next supply. In this way, the mother alloy lump A in the mother alloy storage magazine 42 is sequentially dropped and supplied one by one to the injection sleeve 27 at predetermined time intervals. When the mother alloy storage magazine 42 becomes empty, the turntable 41 rotates by a predetermined angle, and the next mother alloy storage magazine 42 is arranged at the supply position.
[0019]
The mother alloy supply device 35 is attached to a slide type lid 46 of the vacuum chamber 24, and the lid 46 is slidably mounted on a guide rail 47, and the mother alloy is supplied by pulling the lid 46. The entire apparatus 35 can be pulled out. Therefore, after the injection molding is completed using the mother alloy lump A in all the mother alloy storage magazines 42, the chamber air valve 53 connected to the vacuum chamber 24 is opened to release the vacuum state (at this time, the vacuum The vacuum exhaust system L2 of the chamber 24 is shut off), and the supply state of a large number of mother alloy ingots A can be adjusted in one operation by pulling out the lid 46 and replacing the mother alloy cassette 37. When the lid 46 is set in the vacuum chamber 24, the front end surface of the mother alloy supply path cylinder 36 comes into contact with the periphery of the side opening 33 of the injection sleeve 27, and the gap between the lid 46 and the vacuum chamber 24 is Sealed by the seal member 8.
[0020]
One line L1 (mold exhaust line) of the vacuum exhaust system L of the vacuum pump 50 (consisting of a diffusion pump and a rotary pump) is connected to a mold exhaust hole 15 formed in the movable platen 11 and the fixed member 13 for injection. The molding part space X is configured to be exhausted until a predetermined degree of vacuum is reached, and the other line L2 is connected to the vacuum chamber 24 so that the heating and melting part space Y is exhausted until a predetermined degree of vacuum is reached. It is configured. In addition, a mold air valve 54 for releasing the vacuum state of the injection molding space X is connected to the mold exhaust line L1, and a vacuum reserve tank 51 is also connected, so that the movable upper mold 3 is fixed. After the mold 2 is clamped, the injection molding space X can be instantaneously brought into a vacuum state.
An inert gas container 52 is also connected to the vacuum chamber 24 so that it can be heated and melted in an atmosphere of an inert gas such as Ar depending on the type of mother alloy used. Reference numerals 55 to 59 are electromagnetic valves.
[0021]
Next, an injection molding process using the apparatus will be described.
<Mother alloy supply process>
First, the lid body 46 is pulled out and the mother alloy cassette 37 is set in the mother alloy supply device 35 as described above, then the lid body 46 is closed, the electromagnetic valve 58 is opened with the chamber air valve 53 closed, and the vacuum chamber is opened. The heated and melted part space Y in 24 is evacuated. At this time, the shielding shutter 26 is closed, and the mother alloy supply part and the heating and melting part are housed in one vacuum chamber 24.
When the mother alloy storage magazine 42 of the mother alloy cassette 37 is set at a predetermined position, the mother alloy supply cylinder 39 is operated, and the mother alloy lump A dropped into the mother alloy supply path cylinder 36 from the mother alloy storage magazine 42 As shown in FIG. 1, it is pushed into the injection sleeve 27 by the mother alloy supply plunger 38.
[0022]
<Heat dissolution process>
Next, the injection cylinder 29 is operated, and as shown in FIG. 2, the injection plunger 28 pushes up the master alloy lump A to the melting zone. Here, an electric current is passed through the high frequency induction heating coil 34, and the mother alloy lump A is heated and melted. At this time, the movable upper mold 3 is clamped to the fixed lower mold 2, and the injection molding space X in the vacuum housing 20 is evacuated and ready for injection molding.
[0023]
<Injection molding process>
After the molten metal in the injection sleeve 27 has reached a predetermined temperature (appropriate methods are used for temperature measurement, such as arranging a thermocouple in the injection plunger 28 or using a radiation thermometer as in the embodiments described later) The high frequency induction heating coil 34 is demagnetized, the shutter cylinder 25 is actuated, the shielding shutter 26 is opened, and the injection molding part space X and the heating and melting part space Y communicate with each other. Immediately at this stage, the sleeve moving cylinder 31 and the injection cylinder 29 are operated synchronously, the injection sleeve 27 and the injection plunger 28 are raised, and the upper end of the injection sleeve 27 is located around the gate 4 of the mold 1 as shown in FIG. In addition, the molten metal pressurized by the injection plunger 28 that rises by a predetermined distance is injected and filled into the mold cavity 5, and heat is taken away by the mold 1 to rapidly cool and solidify. At this time, the mold 1 is exhausted through the mold exhaust hole 15 of the movable platen 11 from the ejector portion that is the terminal side of the melt flow, so that the melt flow rides on the exhaust flow and enters the mold cavity 5. Since it is filled, bubbles are unlikely to be involved.
[0024]
<Molded product discharge process>
After completion of the injection molding, as shown in FIG. 4, after the injection sleeve 27 and the injection plunger 28 are retracted to the original positions, the shielding shutter 26 is closed, the electromagnetic valve 55 is closed, and the mold air valve 54 is opened. The movable platen 11 is raised by the mold clamping cylinder 12 and the mold 1 is opened. When the movable platen 11 reaches the top dead center, the upper end surface of the connecting rod 17 of the ejector pin 16 comes into contact with the lower end surface of the cylinder rod 19 of the ejector cylinder 18. At this stage, since the solidified molded product B is detached from the fixed lower die 2 together with the movable upper die 3, the ejector cylinder 18 is operated to eject the ejector pin 16 downward, and the molded product B is removed from the movable upper die 3. Remove and drop onto the fixed lower mold 2. Next, the molded product discharge cylinder 22 is operated, the arm portion 23 moves forward and grips the molded product B, then moves backward, and the molded product B is taken out of the apparatus. At this time, the electromagnetic valves 56 and 57 are opened and the vacuum reserve tank 51 is connected to the vacuum pump 50, and the degree of vacuum in the vacuum reserve tank 51 is increased by utilizing the mold opening process time.
[0025]
<Shot cycle>
After the molded product is discharged, the mold clamping cylinder 12 is actuated again to close the mold 1. Next, the mold air valve 54 is closed and the electromagnetic valve 55 is opened. After the injection molding space X is connected to the vacuum reserve tank 51 and pre-evacuated, the electromagnetic valve 56 is closed (the electromagnetic valve 57 is (Normally open state) Since it is connected to the vacuum pump 50, the evacuation of the injection molding space X is completed in a very short time, and the state shown in FIG. 1 is restored and the next injection cycle is started.
On the other hand, in the mother alloy supply device 35, the next mother alloy lump A that has fallen from the mother alloy storage magazine 42 into the mother alloy supply path cylinder 36 due to the retreat of the mother alloy supply plunger 38 is caused by the mother alloy supply plunger 38. Since it is pushed out and supplied into the injection sleeve 27, the next shot cycle starts.
[0026]
As described above, the shot cycle is automatically and continuously repeated until all the master alloy ingots A stored in the master alloy storage magazines 42 of the master alloy cassette 37 disappear. After the mother alloy lump A of the mother alloy cassette 37 is completely removed, the solenoid valve 58 is closed and the chamber air valve 53 is opened, and then the lid 46 is pulled out as described above to replace the mother alloy cassette 37. To do. After the cassette replacement, the lid 46 is closed and the above-described shot cycle is repeated again.
[0027]
FIG. 6 shows a modification of the embodiment shown in FIGS. In the case of this apparatus, only the heating and melting part is accommodated in the vacuum chamber 24, that is, the high frequency induction heating coil 34 disposed on and around the injection sleeve 27 is accommodated. A small vacuum chamber 24 is formed, and an injection sleeve 27 is slidably inserted into a sleeve 61 formed at the center of the bottom plate 60. Other configurations are the same as those shown in FIGS. It is the same. Note that the space between the sleeve 61 and the injection sleeve 27 is sealed by the seal member 8 so that the vacuum state of the heating and melting part space Y in the vacuum chamber 24 is maintained.
As described above, since only the shielding shutter 26, the upper portion of the injection sleeve 27, and the high frequency induction heating coil 34 are arranged in the vacuum chamber 24, a vacuum is provided every time the mother alloy cassette 37 is replaced as in the above embodiment. It is not necessary to release the vacuum state in the chamber 24, and automatic continuous injection molding can be performed over a long period of time. Further, since the heating and melting part space Y in the vacuum chamber 24 to be evacuated is small, energy consumption required for evacuation is also reduced.
[0028]
FIG. 7 shows another embodiment of the device of the present invention. In this apparatus, a mold exhaust hole 15 extending from the opening 6 to one side surface is formed in the main surface plate 7, and the cavity 5 of the mold 1 is evacuated from the gate 4 side of the fixed lower mold 2. The vacuum housing as in the above embodiment is not provided. As a result, since the injection molding space X to be evacuated is small, the energy consumption required for evacuation can be reduced at each injection cycle, and the time required for it is also shortened. Therefore, it is not necessary to provide a vacuum reserve tank in the mold exhaust line L1 as in the above embodiment, but it may be provided. Reference numeral 62 denotes a radiation thermometer for measuring the temperature of the molten metal.
[0029]
Although the movable upper die 3 is fixed to the movable platen 11 via the fixed member 13 and the ejector pin 16 is inserted so as to protrude into the cavity 5, the present embodiment is similar to the above embodiment. In this case, each ejector pin 16 and the movable upper die 3 are sealed by a sealing member 8 such as an O-ring so that the vacuum state in the mold cavity 5 can be maintained. A connecting rod 17 that connects each ejector pin 16 is accommodated in a recessed portion of the fixed member 13, and an ejector cylinder 18 that operates the connecting rod 17 is mounted on the movable platen 11.
[0030]
On the other hand, a guide body 63 for guiding the opening and closing of the shielding shutter 26 is fixed to the lower surface of the main surface plate 7, and the guide body 63 has an opening similar to the opening 6 of the main surface plate 7. . The space between the main surface plate 7 and the guide body 63 and the shielding shutter 26 sliding in the gap formed between them is sealed by the seal member 8, and the injection molding part space X and the heating and melting part space Y are separated. It is now possible to more reliably block the gap.
In this embodiment, the mother alloy storage magazine 42 is detachably incorporated into the mother alloy supply path cylinder 36. However, as in the above embodiment, a cassette system may be used.
The injection molding process by the apparatus of this embodiment is basically the same as that of the apparatus of the above embodiment, and it will be easily understood by those skilled in the art from the above description.
[0031]
The preferred embodiments of the apparatus of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made, and the mother alloy supply unit of each of the above-described embodiments. Further, various combinations of the heating and melting part, the injection molding part, and the vacuum exhaust system can be employed.
The apparatus of the present invention is an active alloy that is easily oxidized or thermally deteriorated, such as Al, Mg, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, La, Ce, Nd, Sm, and Mm (Misch metal). It can be suitably used for injection molding of alloys containing metal elements and the sum of active metal elements in the alloy being 50 atomic% or more, but is not limited to this, and can be used for injection molding of various alloys. .
[0032]
The apparatus of the present invention is particularly suitable for injection molding of an amorphous alloy having a composition represented by any one of the following general formulas (1) to (6).
General formula (1): M¹ _aM² _bLn_cM^Three _dM^Four _eM^Five _f
However, M¹Is one or two elements selected from Zr and Hf, M²Is at least one element selected from the group consisting of Ni, Cu, Fe, Co, Mn, Nb, Ti, V, Cr, Zn, Al and Ga, Ln is Y, La, Ce, Nd, Sm, Gd, At least one element selected from the group consisting of Tb, Dy, Ho, Yb and Mm (Misch metal which is an aggregate of rare earth elements), M^ThreeIs at least one element selected from the group consisting of Be, B, C, N and O, M^FourIs at least one element selected from the group consisting of Ta, W and Mo, M^FiveIs at least one element selected from the group consisting of Au, Pt, Pd and Ag, a, b, c, d, e and f are atomic%, 25 ≦ a ≦ 85, 15 ≦ b ≦ 75, 0 ≦ c ≦ 30, 0 ≦ d ≦ 30, 0 ≦ e ≦ 15, 0 ≦ f ≦ 15.
[0033]
The amorphous alloy includes amorphous alloys represented by the following general formulas (1-a) to (1-p).
Formula (1-a): M¹ _aM² _b
This amorphous alloy is M²Since the element coexists with Zr or Hf, the mixing enthalpy is negative and large, and the amorphous forming ability is good.
Formula (1-b): M¹ _aM² _bLn_c
Like this amorphous alloy, the thermal stability of amorphous is improved by adding a rare earth element to the alloy of the general formula (1-a).
[0034]
Formula (1-c): M¹ _aM² _bM^Three _d
Formula (1-d): M¹ _aM² _bLn_cM^Three _d
Like these amorphous alloys, element M with a small atomic radius^ThreeBy filling the gaps in the amorphous structure with (Be, B, C, N, O), the structure is stabilized and the amorphous forming ability is improved.
[0035]
Formula (1-e): M¹ _aM² _bM^Four _e
Formula (1-f): M¹ _aM² _bLn_cM^Four _e
Formula (1-g): M¹ _aM² _bM^Three _dM^Four _e
Formula (1-h): M¹ _aM² _bLn_cM^Three _dM^Four _e
Like these amorphous alloys, refractory metal M^FourWhen (Ta, W, Mo) is added, the heat resistance and corrosion resistance are improved without affecting the amorphous forming ability.
[0036]
Formula (1-i): M¹ _aM² _bM^Five _f
Formula (1-j): M¹ _aM² _bLn_cM^Five _f
Formula (1-k): M¹ _aM² _bM^Three _dM^Five _f
Formula (1-l): M¹ _aM² _bLn_cM^Three _dM^Five _f
Formula (1-m): M¹ _aM² _bM^Four _eM^Five _f
Formula (1-n): M¹ _aM² _bLn_cM^Four _eM^Five _f
Formula (1-o): M¹ _aM² _bM^Three _dM^Four _eM^Five _f
Formula (1-p): M¹ _aM² _bLn_cM^Three _dM^Four _eM^Five _f
These precious metals M^FiveIn the case of an amorphous alloy containing (Au, Pt, Pd, Ag), it does not become brittle even if crystallization occurs.
[0037]
General formula (2): Al_100-ghiLn_gM⁶ _hM^Three _i
However, Ln is at least one element selected from the group consisting of Y, La, Ce, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Yb and Mm, M⁶Is at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta and W, M^ThreeIs at least one element selected from the group consisting of Be, B, C, N and O, g, h and i are atomic%, 30 ≦ g ≦ 90, 0 <h ≦ 55, 0 ≦ i ≦ 10 It is.
[0038]
The amorphous alloy includes amorphous alloys of the following general formulas (2-a) and (2-b).
Formula (2-a): Al_100-ghLn_gM⁶ _h
This amorphous alloy has a large mixed enthalpy and a large amorphous forming ability.
Formula (2-b): Al_100-ghiLn_gM⁶ _hM^Three _i
In this amorphous alloy, the element M having a small atomic radius.^ThreeBy filling the gaps in the amorphous structure with (Be, B, C, N, O), the structure is stabilized and the amorphous forming ability is improved.
[0039]
General formula (3): Mg_100-pM⁷ _p
However, M⁷Is at least one element selected from the group consisting of Cu, Ni, Sn and Zn, and p is atomic% and 5 ≦ p ≦ 60.
This amorphous alloy has a large mixed enthalpy and a large amorphous forming ability.
[0040]
Formula (4): Mg_100-qrM⁷ _qM⁸ _r
However, M⁷Is at least one element selected from the group consisting of Cu, Ni, Sn and Zn, M⁸Is at least one element selected from the group consisting of Al, Si and Ca, q and r are atomic%, respectively, 1 ≦ q ≦ 35 and 1 ≦ r ≦ 25.
Like this amorphous alloy, the element M having a small atomic radius in the alloy of the general formula (3)⁸By filling the gaps in the amorphous structure with (Al, Si, Ca), the structure is stabilized and the amorphous forming ability is improved.
[0041]
Formula (5): Mg_100-qsM⁷ _qM⁹ _s
Formula (6): Mg_100-qrsM⁷ _qM⁸ _rM⁹ _s
However, M⁷Is at least one element selected from the group consisting of Cu, Ni, Sn and Zn, M⁸Is at least one element selected from the group consisting of Al, Si and Ca, M⁹Is at least one element selected from the group consisting of Y, La, Ce, Nd, Sm and Mm, q, r and s are atomic%, respectively 1 ≦ q ≦ 35, 1 ≦ r ≦ 25, 3 ≦ s ≦ 25.
Like these amorphous alloys, the amorphous thermal stability is improved by adding rare earth elements to the alloys of the general formulas (3) and (4).
[0042]
Among the amorphous alloys described above, Zr-TM-Al and Hf-TM-Al (TM: transition metal) amorphous where the temperature difference between the glass transition temperature (Tg) and the crystallization temperature (Tx) is extremely wide The alloy has high strength and high corrosion resistance, and the supercooled liquid region (glass transition region) ΔTx = Tx-Tg is 30 K or more, particularly Zr-TM-Al-based amorphous alloy is 60 K or more, and this temperature In the region, very good workability is exhibited even at a low stress of several tens of MPa or less due to viscous flow. In addition, the amorphous bulk material can be obtained even by a casting method with a cooling rate of about several tens of K / s. These alloys are capable of forming amorphous materials both by mold casting from a molten metal and by molding by viscous flow using a glass transition region, and at the same time reproduce the mold shape and dimensions very faithfully.
[0043]
These Zr-TM-Al-based and Hf-TM-Al-based amorphous alloys used in the present invention have a very large ΔTx range, although they differ depending on the alloy composition and measurement method. For example, Zr₆₀Al₁₅Co_2.5Ni_7.5Cu₁₅ΔTx of the alloy (Tg: 652K, Tx: 768K) is as extremely wide as 116K. The hardness is 460 (DPN) in Vickers hardness (Hv) from room temperature to around Tg, the tensile strength reaches 1,600 MPa, and the bending strength reaches 3,000 MPa. The coefficient of thermal expansion α is 1 × 10 from room temperature to around Tg.^-Five/ K is small, Young's modulus is 91 GPa, and the elastic limit during compression exceeds 4 to 5%. Furthermore, the toughness is high, and the Charpy impact value is 60 to 70 kJ / m.²Indicates. As described above, when the glass transition region is heated while exhibiting very high strength characteristics, the flow stress is reduced to about 10 MPa. For this reason, it is extremely easy to process, and it is a feature of this alloy that it can be formed into a minute part having a complicated shape and a high precision part with low stress. In addition, because of the characteristics of so-called glass (amorphous), the processed (deformed) surface is extremely smooth, and there is virtually no occurrence of a step where a slip band appears on the surface like when a crystalline alloy is deformed. have.
[0044]
In general, when an amorphous alloy is heated to the glass transition region, crystallization starts by holding for a long time. However, an alloy having a wide ΔTx like this alloy has a stable amorphous phase, and the temperature in ΔTx is appropriately set. If selected, crystals are not generated for up to about 2 hours, and there is no need to worry about crystallization in a normal molding process.
In addition, this alloy exhibits this characteristic even when solidified from the molten metal. In general, rapid cooling is required for the production of an amorphous alloy, but this alloy can easily obtain a bulk material composed of an amorphous single phase from a molten metal by cooling at a cooling rate of about 10 K / s. The solidified surface is still very smooth, and has a transfer property that faithfully reproduces even micron-order polishing scratches on the mold surface.
Therefore, if this alloy is applied as a casting material, if the mold surface has a surface quality that satisfies the required characteristics of the molded product, the surface characteristics of the mold can be reproduced as it is in the cast material, and dimensional adjustment and surface roughness can be achieved. The thickness adjusting step can be omitted or shortened.
[0045]
As described above, relatively low hardness, high tensile strength and high bending strength, relatively low Young's modulus, high elastic limit, high impact resistance, high wear resistance, surface smoothness, high precision castability The combined features are suitable as materials for molded products in various fields such as optical connector ferrules, capillaries, sleeves, V-groove substrates, precision parts such as gears and micromachines. In addition, amorphous alloys have high precision castability and workability, and excellent transferability that can faithfully reproduce the cavity shape of the mold. A molded product satisfying a predetermined shape, dimensional accuracy, and surface quality can be manufactured with a single process with high productivity by the die casting method.
[0046]
In addition to the amorphous alloys as described above, the materials used for the production of the amorphous alloy molded product to which the present invention is applied include JP-A-10-186176, JP-A-10-311923, Various conventionally known amorphous alloys such as amorphous alloys described in JP-A-11-104281 and JP-A-11-189855 can be used.
[0047]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the vacuum melting injection molding apparatus for forming an active alloy of the present invention, the following effects and advantages can be obtained.
(1) Since the mold cavity can be evacuated independently of the vacuum chamber, the molded product can be taken out without releasing the vacuum state in the vacuum chamber after injection molding, and energy efficiency is improved. .
(2) Further, by partitioning the heat melting part space and the injection molding part space with a shielding shutter, the shutter can be opened only at the time of molten metal injection, and vacuum injection molding with a short shot cycle can be performed.
(3) Especially when a vacuum reserve tank is connected to the mold exhaust system, even if the mold is opened for each shot, the exhaust can be evacuated instantaneously after the next mold closing, so an extremely short shot cycle Vacuum injection molding can be performed.
(4) A master alloy supply means using a master alloy storage magazine is attached to an injection sleeve which moves and abuts toward the mold spout and injects molten metal into the mold cavity, and preferably a cassette type master alloy By providing the supply means, a large number of master alloy ingots can be continuously and automatically supplied to the injection sleeve without releasing the vacuum state in the vacuum chamber, so that it is easy to oxidize and to easily deteriorate due to overheating. Even an alloy can be injection-molded continuously and automatically in a vacuum state.
(5) The upper part of the injection sleeve is arranged in the vacuum chamber, and the mother alloy cassette and the mother alloy storage magazine are disposed without releasing the vacuum state in the vacuum chamber by arranging the mother alloy supply means outside the vacuum chamber. Therefore, automatic continuous injection molding can be performed over a long period of time.
(6) By providing a vacuum housing that encloses the mold in a sealable manner, even a normal mold can be vacuum injection molded.
(7) By performing the mold exhaust from the movable platen side, the molten metal flow rides on the exhaust flow and bubbles are not easily involved.
As a result, even if the active alloy is easily oxidized or thermally deteriorated, continuous automatic injection molding can be performed in a vacuum state. As a result, high-quality injection molded products can be mass-produced at low cost, which is extremely useful industrially. A device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional side view of an embodiment of a vacuum melting injection molding apparatus according to the present invention, showing a mother alloy supplying step.
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional side view of an embodiment of the vacuum melting injection molding apparatus of the present invention, showing a process of moving a master alloy to a heat melting portion.
FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional side view of an embodiment of the vacuum melting injection molding apparatus of the present invention, showing an injection process.
FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional side view of an embodiment of the vacuum melt injection molding apparatus of the present invention, showing a molded product discharging step.
FIG. 5 is a plan view of a mother alloy cassette portion of a mother alloy supply device used in the vacuum melting injection molding apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional side view of another embodiment of the vacuum melting injection molding apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional side view of still another embodiment of the vacuum melting injection molding apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Mold
2 Fixed lower mold
3 movable upper mold
4 Yuguchi
5 cavity
11 Movable platen
12 Clamping cylinder
15 Mold exhaust hole
16 Ejector pin
18 Ejector cylinder
20 Vacuum housing
22 Molded product discharge cylinder
24 Vacuum chamber
25 Shutter cylinder
26 Shielding shutter
27 Injection sleeve
28 Injection plunger
29 Injection cylinder
31 Sleeve moving cylinder
34 High frequency induction heating coil
35 Master alloy feeder
36 Master alloy supply channel
37 Mother alloy cassette
39 Mother alloy supply cylinder
42 Mother alloy storage magazine

Claims

An injection molding apparatus having a mold (1) and a mother alloy melting apparatus (27, 28, 29, 34) provided with an injection mechanism for injecting and filling molten metal into a cavity (5) of the mold. An openable / closable vacuum chamber (24) surrounding the mother alloy melting device is provided, and a mother alloy supply means (35) is disposed in the vacuum chamber (24) together with the mother alloy melting device, and the mold ( 1) The evacuation system (L, L1, L2) is connected so as to communicate with the cavity (5) and the vacuum chamber (24), respectively, and the in-mold cavity (5) is independent of the vacuum chamber (24). The mother alloy melting apparatus is provided with an injection plunger (28) slidably disposed inside and back and forth toward the gate (4) of the mold (1). Flexible injection sleeve 27) and heating means (34) for heating and melting the mother alloy mass (A) supplied into the injection sleeve (27), and the mother sleeve supply means (35) is provided in the injection sleeve (27). Further, the mother alloy supply means (35) includes at least one saddle-shaped cylindrical mother alloy storage magazine (42) for storing a plurality of mother alloy ingots (A), A mother alloy supply passage (36) disposed in the lower portion of the mother alloy storage magazine (42), and a mother alloy lump (A) dropped from the magazine (42) in the supply passage (36) are injected into the injection sleeve (27). Forcibly moving means (38, 39) for moving to the active alloy forming vacuum melting injection molding apparatus.

A vacuum housing (20) surrounding the mold (1) so as to be hermetically sealed is provided, an evacuation system (L1) is connected to the vacuum housing (20), and the cavity (5) in the mold is connected to the vacuum chamber (24). The apparatus according to claim 1, wherein the apparatus can be evacuated independently.

Between the gate (4) of the mold (1) and the vacuum chamber (24), a shielding shutter (26) that blocks and communicates the space in the mold cavity (5) and the vacuum chamber (24) is provided. The apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that

Comprising a plurality of said matrix alloy housing magazine (42), to claim 1, characterized in that these magazines (42) constitutes a turntable disposed (41) in one cassette (37) 4. The apparatus according to any one of 3 .

The apparatus according to any one of claims 1 to 4 , further comprising a vacuum reserve tank (51) in the vacuum exhaust system (L1).

The active alloy contains at least one active metal element selected from the group consisting of Al, Mg, Fe, Ti, Zr, Hf, Y, La, Ce, Nd, Sm, and Mm (Misch metal) apparatus according to any one of claims 1 to 5 the sum of the active metal element is characterized by a 50 atomic% or more of the alloy.