JP4107602B2 - 低融点金属材料の射出装置 - Google Patents

Description

この発明は、マグネシウム合金やアルミニウム合金等の低融点金属の射出装置に関するものである。

この種の射出装置として、内部に射出プランジャを備えた加熱保持筒を、先端のノズルを下向きにして斜めに設置し、加熱保持筒の先端部のノズル部材内に形成した計量室に、加熱保持筒内に貯溜した溶融金属素材を、射出プランジャの後退移動により蓄積して計量したのち、射出プランジャの前進移動によりノズルから金型に射出充填する装置が知られている。

また低融点金属の成形機として、湯槽内と金型とを接続する射出スリーブを固定ダイプレートに貫通して設け、その射出スリーブの湯槽内の突出部の上側に流入口を穿設し、その流入口から射出スリーブに流入した溶融金属素材をプランジャの前進移動により金型に加圧充填するダイカストマシンが知られている。
特開２００１−１９１１６２号公報 特開平７−５１８３０号公報

ノズルを下向きにして斜めに設置した射出装置では、固形の金属素材を溶融して貯溜しながら、射出プランジャの往復運動により計量と射出を行うことができるので、金属素材を湯槽で溶融して射出プランジャにより射出スリーブから金型に加圧充填するダイカストマシンよりも装置がコンパクトに構成でき、またノズルから金型に射出充填するので成形精度も高く、薄肉の金属製品や小型の金属部品の成形に適した利点を有する。

しかしながら、射出装置を斜設したことによって、加熱保持筒による貯溜室の傾斜底面にノズルと連通した計量室が位置するため、溶融により生成したスラッジやドロス等の不純物が傾斜底面の下隅部に沈積し易く、長期間にわたり使用していると沈積した不純物の影響を受け易い課題を有する。

ダイカストマシンでは射出スリーブを湯槽底面から離れた上方に設けているので、不純物が湯槽底面に沈積しても射出スリーブの上側に設けた流入口から溶融金属素材と共に入り混むことは殆どないが、貯溜室の傾斜底面に計量室が開口していると、沈積した不純物が射出プランジャの後退移動ごとに溶融金属素材と共に計量室に流入するようになる。沈積した不純物は沈積前のものと比べて粒子が荒いので、射出プランジャの摺動に対する大きな抵抗となったり、また射出成形された金属製品の劣化や瑕疵の原因ともなる。

この発明は、斜設した射出装置における上記課題を解決するために考えられたものであって、その目的は、スリーブを採用して計量室を形成し、そのスリーブから射出時ごとに溶融金属素材の押し出しによる攪拌流を発生させて、不純物の沈積を低減することができる新たな低融点金属の射出装置を提供することにある。

上記目的によるこの発明は、加熱保持筒の先端部にノズル部材を設け、そのノズル部材内を加熱保持筒内の貯溜室に続く計量室に形成して射出プランジャを進退自在に嵌挿し、ノズル部材先端のノズルを下向きにして加熱保持筒を斜めに設置した低融点金属の射出装置において、上記計量室をノズル部材内に嵌着したスリーブにより形成し、そのスリーブはノズル部材の内部前端から貯溜室の傾斜底面となる後端面より突出して、開口端が貯溜室内に位置する長さからなり、そのスリーブの突出部に流通口を傾斜底面に近接して穿設してなる、というものである。

上記構成では、後退限位置から前進移動する射出プランジャのシールリングが流通口を越えてスリーブ内を密閉するまで、流通口から押し出されるプランジャ前面の溶融金属素材による攪拌流が、貯溜室の溶融金属素材に生ずるようになるので、これにより貯溜室の下隅部にスラッジやドロス等の不純物が沈積し難くなる。

また貯溜室の溶融金属素材に含まれている不純物は沈積前に、射出プランジャの前進移動ごとにスリーブ内に流入して貯溜室から除かれるので、長期間の使用における沈積量は極めて僅かなものとなり、また溶融金属素材に含まれている不純物は微量で、沈積前の粒子は微小であることから、溶融金属素材に混ざって射出されても成形品の劣化や瑕疵となるようなこともなく、射出装置のメンテナンス期間も必然的に長くなり、これまでよりも生産効率が向上するようになる。

図中１は先端部にノズル部材２を設けた加熱保持筒で、そのノズル部材２の先端のノズル２ａを下向きにして、図示しない型締装置に対し３５°〜４５°の角度で機台（図は省略）に斜めに設置してある。この加熱保持筒１の後部内は中央にガイド孔を穿設した密閉部材３により閉鎖されており、その閉鎖内端の近くに柱状（丸棒状）の金属素材Ｍの溶融供給筒４が立設してある。

この溶融供給筒４では外周囲に設けたバンドヒータによる加熱手段５により、マグネシウム合金やアルミニウム合金等の低融点金属の金属素材Ｍを完全溶融又は半溶融状態に溶融することができ、溶融した金属素材Ｍ₁ （以下溶融金属素材という）は流路６から加熱保持筒１により形成された貯溜室７に流入して貯溜される構造からなる。また加熱保持筒１では外周囲に設けたバンドヒータによる加熱手段８により、貯溜室７の溶融金属材料Ｍ₁ を溶融時の温度に保持できるようにしてある。

上記ノズル部材２は先端にノズル２ａを一体形成した円筒体からなり、そのノズル２ａと反対側の後端部周囲のフランジ９を、加熱保持筒１の先端の内側段部に嵌合して、フランジ外面に当接した止めリング１０とボルト１１により加熱保持筒１の先端に止着してある。

またノズル部材２の内部には、加熱保持筒１の内径よりも８〜１５％ほど小径に縮径した所要長さの計量室１２が、ノズル部材２の内部前端まで嵌着したスリーブ１３により形成してあり、そのスリーブ１３に、上記密閉部材４のガイド孔に挿通して加熱保持筒１の内部に進退自在に設けた射出ロッド１４の先端の射出プランジャ１５が摺動自在に嵌挿してある。

上記スリーブ１３は、その詳細を図２に示すように、ノズル部材２の内部前端から貯溜室の傾斜底面となる後端面２ｂより突出して、開口端が貯溜室７内に位置する長さからなり、その突出部１３ａに複数の流通口１６が傾斜底面に近接して上下に穿設してある。上記射出プランジャ１４は、その流通口１６と開口端との間のスリーブ突出部内まで後退移動するようにしてある。
なお、図ではノズル部材２の後端面内に傾斜周壁の凹所１７を凹設し、その凹所１７に流通口１６を位置させているが、この凹所１７を省略して、流通口１６を後端面２ｂに近接して穿設してもよい。

上記射出プランジャ１５は、スリーブ１３に挿入可能な外径で溶融した金属材料Ｍ₁ の流通間隙１８を外周囲に有し、その流通間隙１８から計量室内の金属素材Ｍ₂ が、射出時の押圧力により逆流するのを防止するシールリング１９を、外周面に設けた環状溝２０に遊嵌して拡径及び縮径自在に有する。また環状溝２０は射出プランジャ１４の先端に開口した中央孔２１と連通してある。シールリング１９としては耐熱性を有する二つ割のピストンリングを採用することができる。

このような射出プランジャ１５では、環状溝２０と中央孔２１との連通により、射出プランジャ１４が前進移動（射出）すると、計量室１２の金属材料Ｍ₂ の圧迫により発生した内圧により、シールリング１９が拡径して流通間隙１８を遮断する。

また冷却されている金型（図は省略）からの伝熱により、射出後の残存金属が冷却固化してノズル口側を密閉している状態で射出プランジャ１４を低速で強制後退すると、計量室内が負圧となってシールリング１９が縮径され、流通間隙１８から溶融金属材料Ｍ₁ が計量室１２に吸引されて蓄積（計量）されてゆく。

図３は、外周囲に逆止弁２２を備えた射出プランジャ１５を示すもので、その逆止弁２２の内側に形成した流通間隙１８から溶融金属素材Ｍ₁ が計量室１２に流入する構造からなる。この射出プランジャ１５では前進移動により発生した内圧を逆止弁２２が受けて後退し、弁座２３との間隙が閉鎖されたときに流通間隙１８の遮断となる。また強制後退により発生した負圧により逆止弁２２が前進して弁座２３との間に間隙が生ずると、その間隙から流通間隙１８に溶融金属素材Ｍ₁ が吸引されて計量室１２に流入するようになる。

したがって、上記射出プランジャ１５の何れにおいても、スリーブ内を往復移動するだけで計量と射出を交互に行い得る。また射出プランジャ１５の前進移動に伴うスリーブ１３への溶融金属素材Ｍ₁ の流入は、図４に示すように、貯溜室内のスリーブ１３の開口と上下の流通口１６の両方からとなり、下側の流通口１６からは貯溜室７の下隅部の溶融金属素材Ｍ₁ が流入するようになる。

また、図２に示すように、後退限位置から射出プランジャ１５が前進移動すると、シールリング１９が流通口１６を越えてスリーブ内を密閉し、計量室１２を形成するまで、プランジャ前面の溶融金属素材Ｍ₂ は流通口１６から貯溜室７の金属素材Ｍ₁ のなかに押し出される。この押し出により傾斜底面上の溶融金属素材Ｍ₁ に攪拌流が生じ、これが射出（前進移動）ごとに繰り返されることによって、貯溜室７の底部の溶融金属素材Ｍ₁ が攪拌されるようになり、貯溜室７の下隅部にスラッジやドロス等の不純物が沈積し難くなる。

また溶融金属素材Ｍ₁ に含まれている不純物は、射出プランジャ１５の移動ごとに溶融金属素材Ｍ₁ と共にスリーブ内に流入するので、沈積する前に貯溜室７の底部から除かれることになり、長期間の使用における沈積量は極めて僅かなものとなる。このため加熱保持筒１内の清掃を目的としたメンテナンス期間も必然的に長くなる。また金属素材Ｍ₁ に含まれている量は微量であり、沈積前の粒子は微小であることから、計量時に溶融金属素材Ｍ₂ に混ざって射出されても、成形品の劣化や瑕疵となるようなこともなく、射出プランジャの摺動の障害となるようなこともない。

この発明に係わる低融点金属の射出装置の縦断側面図である。 同上の先端部の縦断側面図である。 この発明が採用し得る他の実施形態の射出プランジャの縦断側面図である。 射出プランジャの前進中の状態を示す射出装置の先端部の縦断側面図である。

符号の説明

１ 加熱保持筒
２ ノズル部材
４ 溶融供給筒
７ 貯溜室
１２ 計量室
１３ スリーブ
１３ａ 突出部
１４ 射出ロッド
１５ 射出プランジャ
１６ 流通口
１７ 凹所
１８ 間隙
１９ シールリング
２１ 中央孔
２２ 逆止弁

Claims (1)

1. 加熱保持筒の先端部にノズル部材を設け、そのノズル部材内を加熱保持筒内の貯溜室に続く計量室に形成して射出プランジャを進退自在に嵌挿し、ノズル部材先端のノズルを下向きにして加熱保持筒を斜めに設置した低融点金属の射出装置において、
   上記計量室をノズル部材内に嵌着したスリーブにより形成し、そのスリーブはノズル部材の内部前端から貯溜室の傾斜底面となる後端面より突出して、開口端が貯溜室内に位置する長さからなり、そのスリーブの突出部に流通口を傾斜底面に近接して穿設してなることを特徴とする低融点金属の射出装置。

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