JP6101743B2 - Confinement gate for in-line temperature controlled melting - Google Patents

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Description

本開示は全体として、材料を溶融させ、かつ溶融中にその溶融した材料を内部に保持するためのゲート及び容器に関する。   The present disclosure relates generally to gates and containers for melting material and holding the molten material therein during melting.

一部の射出成形装置は、誘導コイルを使用して材料を溶融させてから、その材料を金型に射出する。しかしながら、誘導コイルから発する磁束により、溶融した材料に予測不能な動きが生じることがあり、このため、溶融した材料の均一性及び温度を制御することが難しくなる場合がある。加えて、溶融した材料は、過剰に混ざりすぎないよう、又は急激に冷えすぎないように、溶融ゾーンに保持される必要がある。   Some injection molding devices use an induction coil to melt the material and then inject the material into a mold. However, the magnetic flux emanating from the induction coil can cause unpredictable movement in the molten material, which can make it difficult to control the uniformity and temperature of the molten material. In addition, the molten material needs to be held in the melting zone so that it does not mix too much or cool too quickly.

成形される物品又は部品の改良のために本明細書の実施形態により提案される解決策では、バルク凝固アモルファス合金を使用する。   The solution proposed by the embodiments herein to improve the molded article or part uses a bulk solidified amorphous alloy.

例示的なバルク凝固アモルファス合金の温度−粘度図である。FIG. 3 is a temperature-viscosity diagram of an exemplary bulk solidified amorphous alloy.

例示的なバルク凝固アモルファス合金に関する、時間−温度−変態(TTT)図の概略図である。1 is a schematic diagram of a time-temperature-transformation (TTT) diagram for an exemplary bulk solidified amorphous alloy. FIG.

本開示の一実施形態によるゲートを備えた射出成形システムである。1 is an injection molding system with a gate according to one embodiment of the present disclosure.

一実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システムにおいて容器と関連付けられているゲートの詳細断面図である。FIG. 3 is a detailed cross-sectional view of a gate associated with a container in an injection molding system, in a first position and a second position, according to one embodiment. 一実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システムにおいて容器と関連付けられているゲートの詳細断面図である。FIG. 3 is a detailed cross-sectional view of a gate associated with a container in an injection molding system, in a first position and a second position, according to one embodiment.

はそれぞれ、別の実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システムにおいて容器と関連付けられているゲートの詳細斜視図である。FIG. 6 is a detailed perspective view of a gate associated with a container in an injection molding system, respectively, in a first position and a second position according to another embodiment. はそれぞれ、別の実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システムにおいて容器と関連付けられているゲートの詳細斜視図である。FIG. 6 is a detailed perspective view of a gate associated with a container in an injection molding system, respectively, in a first position and a second position according to another embodiment.

はそれぞれ、一実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システムにおいて容器と関連付けられている回転可能なゲートの詳細断面図である。FIG. 2 is a detailed cross-sectional view of a rotatable gate associated with a container in an injection molding system, respectively, in a first position and a second position according to one embodiment. はそれぞれ、一実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システムにおいて容器と関連付けられている回転可能なゲートの詳細断面図である。FIG. 2 is a detailed cross-sectional view of a rotatable gate associated with a container in an injection molding system, respectively, in a first position and a second position according to one embodiment.

はそれぞれ、別の実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システムにおいて容器と関連付けられている別のゲートの詳細断面図である。FIG. 6 is a detailed cross-sectional view of another gate associated with a container in an injection molding system, respectively, in a first position and a second position according to another embodiment. はそれぞれ、別の実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システムにおいて容器と関連付けられている別のゲートの詳細断面図である。FIG. 6 is a detailed cross-sectional view of another gate associated with a container in an injection molding system, respectively, in a first position and a second position according to another embodiment.

はそれぞれ、一実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システムにおいて容器と関連付けられているヒンジ式ゲートの詳細断面図である。FIG. 4 is a detailed cross-sectional view of a hinged gate associated with a container in an injection molding system, respectively, in a first position and a second position according to one embodiment. はそれぞれ、一実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システムにおいて容器と関連付けられているヒンジ式ゲートの詳細断面図である。FIG. 4 is a detailed cross-sectional view of a hinged gate associated with a container in an injection molding system, respectively, in a first position and a second position according to one embodiment.

は、第1位置にある図12のヒンジ式ゲートの俯瞰的な斜視図である。FIG. 13 is an overhead perspective view of the hinged gate of FIG. 12 in the first position.

はそれぞれ、一実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システムにおいて容器と関連付けられているデュアルゲートシステムの詳細断面図である。2 are detailed cross-sectional views of a dual gate system associated with a container in an injection molding system, respectively, in a first position and a second position according to one embodiment. はそれぞれ、一実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システムにおいて容器と関連付けられているデュアルゲートシステムの詳細断面図である。2 are detailed cross-sectional views of a dual gate system associated with a container in an injection molding system, respectively, in a first position and a second position according to one embodiment.

は、本開示の一実施形態による材料の溶融及び部品の成形のための方法である。Is a method for melting materials and forming parts according to one embodiment of the present disclosure.

本明細書に引用される全ての刊行物、特許、及び特許出願は、その全体が、参照により本明細書に組み込まれる。   All publications, patents, and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety.

冠詞「a」及び「an」は、本明細書では、1つ又は2つ以上(すなわち、少なくとも1つ)の、その冠詞の文法的対象語を指すために使用される。例として、「ポリマー樹脂(a polymer resin)」は、1つのポリマー樹脂又は2つ以上のポリマー樹脂を意味する。本明細書に記載されるいずれの範囲も、包括的である。本明細書の全体を通して使用される、用語「実質的に」及び「約」は、小規模な変動を記述及び説明するために使用される。例えば、それらの用語は、±2%以下など、±1%以下など、±0.5%以下など、±0.2%以下など、±0.1%以下など、±0.05%以下などの、±5%以下を指すことができる。   The articles “a” and “an” are used herein to refer to one or more (ie, at least one) grammatical objects of the article. By way of example, “a polymer resin” means one polymer resin or more than one polymer resin. Any ranges set forth herein are inclusive. As used throughout this specification, the terms “substantially” and “about” are used to describe and explain minor variations. For example, the terms are ± 2% or less, ± 1% or less, ± 0.5% or less, ± 0.2% or less, ± 0.1% or less, ± 0.05% or less, etc. Of ± 5% or less.

バルク凝固アモルファス合金、すなわちバルク金属ガラス(「BMG」)は、最近開発された部類の金属材料である。これらの合金は、比較的穏やかな速度で、凝固及び冷却させることができ、それらは、アモルファスの、非晶質(すなわち、ガラス質)状態を、室温で保持する。アモルファス合金は、それらの結晶性の対応物よりも、多くの優れた特性を有する。しかしながら、冷却速度が十分に高速ではない場合には、冷却の間に、その合金の内部で結晶が形成される恐れがあり、そのため、アモルファス状態の利益が失われる恐れがある。例えば、バルクアモルファス合金部品の製造に伴う1つの重要な課題は、徐冷又は合金原料中の不純物のいずれかによる、それらの部品の部分的な結晶化である。BMG部品内では、高い程度のアモルファス化度(また反対に、低い程度の結晶化度)が望ましいため、制御された量のアモルファス化度を有するBMG部品を成形するための方法を、開発する必要性がある。   Bulk solidified amorphous alloys, or bulk metallic glass (“BMG”), is a recently developed class of metallic materials. These alloys can be solidified and cooled at a relatively moderate rate, and they maintain an amorphous, amorphous (ie, vitreous) state at room temperature. Amorphous alloys have many superior properties than their crystalline counterparts. However, if the cooling rate is not sufficiently high, crystals may form within the alloy during cooling, and so the benefits of the amorphous state may be lost. For example, one important challenge associated with the manufacture of bulk amorphous alloy parts is the partial crystallization of those parts, either by slow cooling or by impurities in the alloy raw material. Within BMG parts, a high degree of amorphization (and conversely a low degree of crystallinity) is desirable, so a method for molding BMG parts with a controlled amount of amorphization needs to be developed. There is sex.

図1(米国特許第7,575,040号より入手)は、Liquidmetal Technologyによって製造されたZr−−Ti−−Ni−−Cu−−BeファミリーのVIT−001シリーズからの、例示的なバルク凝固アモルファス合金の粘度−温度グラフを示す。アモルファス固体の形成の間、バルク凝固アモルファス金属に関しては、明確な液体/固体変態が存在しないことに留意するべきである。この溶融合金は、ガラス転移温度近傍で固体形態に近づくまで、過冷却の増大と共に、ますます粘稠になる。したがって、バルク凝固アモルファス合金に関する凝固前面の温度は、ガラス転移温度近傍であり得、その温度近傍で、この合金は、急冷アモルファスシート製品を引き抜く目的のため、実際に固体として作用する。   FIG. 1 (obtained from US Pat. No. 7,575,040) is an exemplary bulk solidification from the VIT-001 series of the Zr--Ti--Ni--Cu--Be family manufactured by Liquidmetal Technology. The viscosity-temperature graph of an amorphous alloy is shown. It should be noted that there is no clear liquid / solid transformation for bulk solidifying amorphous metals during the formation of amorphous solids. This molten alloy becomes increasingly viscous with increasing supercooling until it approaches a solid form near the glass transition temperature. Thus, the temperature of the solidification front for a bulk solidified amorphous alloy can be near the glass transition temperature, where it actually acts as a solid for the purpose of drawing the quenched amorphous sheet product.

図2(米国特許第7,575,040号より入手)は、例示的なバルク凝固アモルファス合金の時間−温度−変態(TTT)冷却曲線、すなわちTTT図を示す。バルク凝固アモルファス金属は、従来型金属と同様に、冷却時に液体/固体の結晶化変態を経験することがない。その代わりに、高温で(「融解温度」Tm近傍で)観察される、流動性の高い、非晶質形態の金属は、温度が低減されるにつれて(ガラス転移温度Tg近傍まで)、より粘稠になり、最終的に、従来型の固体の外面的な物理的特性を呈する。   FIG. 2 (obtained from US Pat. No. 7,575,040) shows a time-temperature-transformation (TTT) cooling curve, or TTT diagram, of an exemplary bulk solidified amorphous alloy. Bulk solidified amorphous metals, like conventional metals, do not experience liquid / solid crystallization transformations upon cooling. Instead, the more fluid, amorphous form of metal observed at high temperatures (near the “melting temperature” Tm) becomes more viscous as the temperature is reduced (to near the glass transition temperature Tg). Eventually, it exhibits the external physical properties of a conventional solid.

バルク凝固アモルファス金属に関しては、液体/結晶化変態は存在しないにも関わらず、対応する結晶相の熱力学的液相温度として、「融解温度」Tmを定義することができる。この体系の下では、バルク凝固アモルファス合金の融解温度での粘度は、約0.1ポアズ〜約10,000ポアズの範囲に、更に場合によっては、0.01ポアズ未満にあることが可能である。この「融解温度」でのより低い粘度は、BMG部品を成形するためのバルク凝固アモルファス金属による、シェル/金型の複雑な部分のより速く完全な充填をもたらす。更には、BMG部品を成形するための溶融金属の冷却速度は、冷却の間の時間−温度プロファイルが、図2のTTT図内の結晶化領域を境界付けるノーズ形状領域を横断しないようなものでなければならない。図2では、Tノーズは、結晶化が最も急速であり、かつ最短の時間スケールで生じる、臨界結晶化温度Txである。   For bulk solidified amorphous metals, the “melting temperature” Tm can be defined as the thermodynamic liquid phase temperature of the corresponding crystal phase, even though there is no liquid / crystallization transformation. Under this regime, the viscosity at the melting temperature of the bulk solidified amorphous alloy can range from about 0.1 poise to about 10,000 poise, and in some cases, less than 0.01 poise. . This lower viscosity at the “melting temperature” results in faster and complete filling of complex parts of the shell / mold with bulk solidified amorphous metal to form BMG parts. In addition, the cooling rate of the molten metal to form the BMG part is such that the time-temperature profile during cooling does not cross the nose shaped region that bounds the crystallization region in the TTT diagram of FIG. There must be. In FIG. 2, T nose is the critical crystallization temperature Tx where crystallization is most rapid and occurs on the shortest time scale.

過冷却液体領域である、Tg〜Txの温度領域は、バルク凝固合金の結晶化に対する、極度の安定性を明示するものである。この温度領域内では、バルク凝固合金は、高粘度の液体として存在し得る。この過冷却液体領域内でのバルク凝固合金の粘度は、ガラス転移温度での1012Pa・sから、結晶化温度である過冷却液体領域の高温限界での105Pa・sに至るまでの間で、変化し得る。そのような粘度を有する液体は、加圧力の下で、実質的な塑性歪みを経験し得る。本明細書の実施形態は、成形及び分離方法として、この過冷却液体領域内での、大きい塑性成形性を利用する。   The supercooled liquid region, Tg-Tx temperature region, demonstrates extreme stability against crystallization of the bulk solidified alloy. Within this temperature range, the bulk solidified alloy can exist as a highly viscous liquid. The viscosity of the bulk solidified alloy in the supercooled liquid region varies from 1012 Pa · s at the glass transition temperature to 10 5 Pa · s at the high temperature limit of the supercooled liquid region, which is the crystallization temperature. Can do. A liquid having such a viscosity can experience substantial plastic strain under pressure. Embodiments herein utilize the large plastic formability within this supercooled liquid region as a forming and separating method.

Txについて明確にする必要がある。技術的には、TTT図に示されるノーズ形状の曲線は、Txを温度及び時間の関数として説明する。それゆえ、金属合金を加熱又は冷却する間に辿る軌跡とは関係なく、このTTT曲線に当る場合に、Txに到達している。図2では、Txは破線として示されるが、これは、Tmの近位からTgの近位まで、Txが変化し得るためである。   It is necessary to clarify Tx. Technically, the nose shaped curve shown in the TTT diagram describes Tx as a function of temperature and time. Therefore, Tx is reached when it hits this TTT curve, regardless of the trajectory followed during heating or cooling of the metal alloy. In FIG. 2, Tx is shown as a dashed line because Tx can vary from proximal Tm to proximal Tg.

図2の概略的なTTT図は、時間−温度の軌跡(例示的軌跡として、(1)として示す)がTTT曲線に当ることがない、Tm以上〜Tg未満のダイキャストの加工処理方法を示す。ダイキャストの間、この成形は、軌跡がTTT曲線に当ることを回避するために、実質的に急速冷却と同時に行われる。時間−温度の軌跡(例示的軌跡として、(2)、(3)及び(4)として示す)がTTT曲線に当ることがない、Tg以下からTm未満までの超塑性成形(SPF)に関する加工処理方法。SPFでは、アモルファスBMGは、過冷却液体領域内へと再加熱され、利用可能な加工処理ウインドウは、ダイキャストよりも遙かに大きく、より良好なプロセスの可制御性をもたらすことが可能である。SPFプロセスは、冷却の間の結晶化を回避するために、急速冷却を必要としない。また、例示的軌跡(2)、(3)、及び(4)によって示されるように、SPFの間の最高温度が、Tノーズ超又はTノーズ未満、最大約Tmとなる状態で、SPFを実施することができる。アモルファス合金の断片を昇温させつつ、TTT曲線に当ることを回避させた場合には、「Tg〜Tm」に加熱しても、Txには到達していない。   The schematic TTT diagram of FIG. 2 shows a die-cast processing method with a time-temperature trajectory (shown as (1) as an exemplary trajectory as (1)) that does not hit the TTT curve and is between Tm and less than Tg. . During die casting, this forming is performed at the same time as substantially rapid cooling to avoid the trajectory hitting the TTT curve. Time-temperature trajectory (shown as exemplary trajectories (2), (3) and (4)) does not hit the TTT curve, and processing related to superplastic forming (SPF) from Tg or less to less than Tm Method. In SPF, amorphous BMG is reheated into the supercooled liquid region, and the available processing window is much larger than die casting, which can result in better process controllability. . The SPF process does not require rapid cooling to avoid crystallization during cooling. Also, as shown by exemplary trajectories (2), (3), and (4), SPF is performed with the highest temperature during SPF being above or below T nose and up to about Tm can do. In the case of avoiding hitting the TTT curve while raising the temperature of the piece of amorphous alloy, Tx is not reached even when heated to “Tg to Tm”.

20℃/分の加熱速度で得られる、バルク凝固アモルファス合金の典型的な示差走査熱量計(DSC)加熱曲線は、大部分は、TTTデータを横切る具体的な軌跡を説明するものであり、特定温度のTgと、DSC加熱傾斜がTTT結晶化開始と交差する場合のTxと、最終的に、同じ軌跡が融解に関する温度範囲と交差する場合の融解ピークとが認められるであろう。図2の軌跡(2)、(3)、及び(4)の上り傾斜部分によって示されるような急速な加熱速度で、バルク凝固アモルファス合金を加熱する場合には、TTT曲線を完全に回避することが可能であり、DSCデータは、加熱の際、ガラス転移を示すが、Txは示さない。このことについての別の考察方法は、軌跡(2)、(3)、及び(4)は、結晶化曲線に当らない限り、TTT曲線のノーズ(及び更にその上方)〜Tg線の温度内の、いずれの場所にも収まることができる点である。そのことは、加工処理温度が上昇するにつれて、軌跡内の水平な平坦部が遙かに短くなり得ることを単に意味する。   The typical differential scanning calorimeter (DSC) heating curve of bulk solidified amorphous alloys, obtained at a heating rate of 20 ° C./min, largely describes the specific trajectory across the TTT data. There will be a Tg of temperature, a Tx where the DSC heating ramp intersects the onset of TTT crystallization, and finally a melting peak where the same trajectory intersects the temperature range for melting. Avoid TTT curves completely when heating bulk solidified amorphous alloys at a rapid heating rate as shown by the up-tilted portions of trajectories (2), (3), and (4) in FIG. And DSC data show a glass transition upon heating but no Tx. Another way of thinking about this is that the trajectories (2), (3), and (4) are within the TTT curve nose (and further above) to the temperature of the Tg line, as long as they do not hit the crystallization curve It can fit in any place. That simply means that as the processing temperature increases, the horizontal flats in the trajectory can become much shorter.


本明細書での用語「相」は、熱力学状態図内で見出すことができるものを指すことができる。相は、その全体にわたって、材料の全ての物理的特性が本質的に均一である、空間の領域(例えば、熱力学系)である。物理的特性の例としては、密度、屈折率、化学組成、及び格子周期性が挙げられる。相の単純な説明は、化学的に均一であり、物理的にまったく別であり、及び/又は機械的に分離可能な材料の領域である。例えば、ガラスジャー内の、氷及び水からなる系では、その角氷が1つの相であり、水が第2の相であり、その水の上の湿り空気が第3の相である。ジャーのガラスは、別の分離相である。相は、2成分、3成分、4成分以上の溶体であり得る固溶体、又は金属間化合物などの化合物を指すこともある。別の例としては、アモルファス相は、結晶相とはまったく別である。
Phase As used herein, the term “phase” can refer to what can be found in a thermodynamic phase diagram. A phase is a region of space (eg, a thermodynamic system) throughout which all physical properties of the material are essentially uniform. Examples of physical properties include density, refractive index, chemical composition, and lattice periodicity. A simple description of a phase is a region of material that is chemically uniform, physically distinct, and / or mechanically separable. For example, in a system consisting of ice and water in a glass jar, the ice cube is one phase, water is the second phase, and humid air above the water is the third phase. Jar glass is another separate phase. A phase may refer to a compound such as a solid solution, which may be a solution of two components, three components, four components or more, or an intermetallic compound. As another example, the amorphous phase is completely different from the crystalline phase.

金属、遷移金属、及び非金属
用語「金属」は、電気陽性の化学元素を指す。本明細書での用語「元素」は、全般的には、周期表に見出すことができる元素を指す。物理的には、基底状態の金属原子は、占有状態に近い、空状態を有する部分的充満帯を含む。用語「遷移金属」とは、不完全な内部電子殻を有し、一連の元素内の、最も電気陽性のものと最も電気陽性ではないものとの間の遷移リンクとして役立つ、周期表の第3族〜第12族の範囲内の金属元素のうちのいずれかである。遷移金属は、複数の原子価、着色化合物、及び安定な錯イオンを形成する能力によって特徴付けられる。用語「非金属」は、電子を失って陽イオンを形成する能力を有さない化学元素を指す。
Metals, transition metals, and non-metals The term “metal” refers to an electropositive chemical element. As used herein, the term “element” generally refers to an element that can be found in the periodic table. Physically, a ground state metal atom includes a partially filled band with an empty state close to the occupied state. The term “transition metal” is the third in the periodic table that has an incomplete internal electron shell and serves as a transition link between the most electropositive and the least electropositive in a set of elements. It is one of the metal elements within the range of Group 12 to Group 12. Transition metals are characterized by multiple valences, colored compounds, and the ability to form stable complex ions. The term “nonmetal” refers to a chemical element that does not have the ability to lose electrons and form a cation.

用途に応じて、任意の好適な非金属元素、又はそれらの組み合わせを使用することができる。合金(又は「合金組成物」)は、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ以上の非金属元素などの、複数の非金属元素を含み得る。非金属元素は、周期表内の第13族〜第17族内に見出される、いずれかの元素とすることができる。例えば、非金属元素は、F、Cl、Br、I、At、O、S、Se、Te、Po、N、P、As、Sb、Bi、C、Si、Ge、Sn、Pb、及びBのうちのいずれか1つとすることができる。場合により、非金属元素は、第13族〜第17族内の特定の半金属(例えば、B、Si、Ge、As、Sb、Te、及びPo)を指すことがある。一実施形態では、非金属元素としては、B、Si、C、P、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。したがって、例えば、その合金は、ホウ化物若しくは炭化物、又は双方を含み得る。   Depending on the application, any suitable non-metallic elements, or combinations thereof, can be used. An alloy (or “alloy composition”) may include a plurality of non-metallic elements, such as at least two, at least three, at least four or more non-metallic elements. The nonmetallic element can be any element found within Groups 13-17 in the periodic table. For example, the nonmetallic elements are F, Cl, Br, I, At, O, S, Se, Te, Po, N, P, As, Sb, Bi, C, Si, Ge, Sn, Pb, and B. It can be any one of them. In some cases, the non-metallic element may refer to a specific metalloid within Group 13 to Group 17 (eg, B, Si, Ge, As, Sb, Te, and Po). In one embodiment, the non-metallic element can include B, Si, C, P, or a combination thereof. Thus, for example, the alloy can include borides or carbides, or both.

遷移金属元素は、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、ラザホージウム、ドブニウム、シーボーギウム、ボーリウム、ハッシウム、マイトネリウム、ウンウンニリウム、ウンウンウニウム、及びウンウンビウムのうちのいずれかとすることができる。一実施形態では、遷移金属元素含有BMGは、Sc、Y、La、Ac、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、及びHgのうちの少なくとも1つを有し得る。用途に応じて、任意の好適な遷移金属元素、又はそれらの組み合わせを使用することができる。合金組成物は、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ以上の遷移金属元素などの、複数の遷移金属元素を含み得る。   Transition metal elements are scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, technetium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, cadmium, hafnium, tantalum, tungsten , Rhenium, osmium, iridium, platinum, gold, mercury, rutherfordium, dobnium, seaborgium, bolium, hassium, mitonium, ununnilium, ununnium, and ununbium. In one embodiment, the transition metal element-containing BMG is Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, It may have at least one of Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, and Hg. Depending on the application, any suitable transition metal element, or combinations thereof, can be used. The alloy composition may include a plurality of transition metal elements, such as at least 2, at least 3, at least 4 or more transition metal elements.

本明細書で説明される、合金又は合金「サンプル」又は「試料」合金は、任意の形状又はサイズを有し得る。例えば、合金は、球形、楕円、ワイヤ状、ロッド状、シート状、フレーク状、又は不規則形状などの形状を有し得る、微粒子の形状を有し得る。この微粒子は、任意のサイズを有し得る。例えば、その微粒子は、約5マイクロメートル〜約80マイクロメートルなど、約10マイクロメートル〜約60マイクロメートルなど、約15マイクロメートル〜約50マイクロメートルなど、約15マイクロメートル〜約45マイクロメートルなど、約20マイクロメートル〜約40マイクロメートルなど、約25マイクロメートル〜約35マイクロメートルなどの、約1マイクロメートル〜約100マイクロメートルの平均直径を有し得る。例えば、一実施形態では、微粒子の平均直径は、約25マイクロメートル〜約44マイクロメートルである。一部の実施形態では、ナノメートルの範囲のものなどの、より小さい微粒子、又は100マイクロメートルよりも大きいものなどの、より大型の微粒子を使用することができる。   An alloy or alloy “sample” or “specimen” alloy described herein may have any shape or size. For example, the alloy can have a particulate shape, which can have a shape such as a sphere, ellipse, wire, rod, sheet, flake, or irregular shape. The microparticles can have any size. For example, the microparticles can be about 5 micrometers to about 80 micrometers, such as about 10 micrometers to about 60 micrometers, such as about 15 micrometers to about 50 micrometers, such as about 15 micrometers to about 45 micrometers, etc. It may have an average diameter of about 1 micrometer to about 100 micrometers, such as about 25 micrometers to about 35 micrometers, such as about 20 micrometers to about 40 micrometers. For example, in one embodiment, the average diameter of the microparticles is from about 25 micrometers to about 44 micrometers. In some embodiments, smaller particles, such as those in the nanometer range, or larger particles, such as those larger than 100 micrometers, can be used.

合金のサンプル又は試料はまた、遙かに大きい寸法のものにすることもできる。例えば、インゴットなどのバルク構造構成要素、電子機器の筺体/ケーシング、又は更にミリメートル、センチメートル、又はメートルの範囲の寸法を有する構造的構成要素の一部分とすることができる。   The alloy sample or specimen can also be of much larger dimensions. For example, it can be a bulk structural component such as an ingot, an electronics enclosure / casing, or even a portion of a structural component having dimensions in the millimeter, centimeter, or meter range.

固溶体
用語「固溶体」は、溶体の固体形態を指す。用語「溶体」は、固体、液体、気体、又はこれらの組み合わせとすることができる、2種以上の物質の混合物を指す。この混合物は、均質又は不均質とすることができる。用語「混合物」とは、互いに組み合わされ、一般的には分離することが可能である、2種以上の物質の組成物である。一般的には、それらの2種以上の物質は、互いに化合されない。
Solid solution The term “solid solution” refers to a solid form of a solution. The term “solution” refers to a mixture of two or more substances that can be a solid, liquid, gas, or a combination thereof. This mixture can be homogeneous or heterogeneous. The term “mixture” is a composition of two or more substances that can be combined with each other and generally separated. In general, the two or more substances are not combined with each other.

合金
一部の実施形態では、本明細書で説明される合金組成物は、完全に合金化することができる。一実施形態では、「合金」とは、一方の原子が他方の原子に置き換わるか、又は原子間の格子間位置を占有する、2種以上の金属の均質な混合物又は固溶体を指すものであり、例えば、黄銅は、亜鉛及び銅の合金である合金とは、複合材料とは対照的に、金属マトリックス中の1種以上の化合物などの、金属マトリックス中の1種以上の元素の部分的又は完全な固溶体を指すことができる。本明細書での合金という用語は、単一の固相の微細構造を呈し得る全率固溶合金、及び2つ以上の相を呈し得る部分的溶体の双方を指すことができる。本明細書で説明される合金組成物は、合金を含むもの、又は合金含有複合材料を含むものを指すことができる。
Alloys In some embodiments, the alloy compositions described herein can be fully alloyed. In one embodiment, an “alloy” refers to a homogenous mixture or solid solution of two or more metals in which one atom replaces another atom or occupies an interstitial position between atoms. For example, brass is an alloy that is an alloy of zinc and copper, as opposed to a composite material, which is partially or completely of one or more elements in a metal matrix, such as one or more compounds in the metal matrix. A solid solution. The term alloy herein may refer to both a fully solid solution alloy that may exhibit a single solid phase microstructure and a partial solution that may exhibit two or more phases. The alloy compositions described herein can refer to those comprising an alloy or those comprising an alloy-containing composite material.

それゆえ、完全に合金化した合金は、固溶体相であれ、化合物相であれ、又は双方であれ、その構成成分の均質な分布を有し得る。本明細書で使用される用語「完全に合金化した」は、許容誤差範囲内の僅かな変異を説明することができる。例えば、その用語は、少なくとも95%の合金化など、少なくとも99%の合金化など、少なくとも99.5%の合金化など、少なくとも99.9%の合金化などの、少なくとも90%の合金化を指すことができる。本明細書での百分率は、文脈に応じて、体積百分率又は重量百分率のいずれかを指すことができる。これらの百分率は、合金の部分ではない組成又は相の観点によるものとすることができる、不純物によって均衡させることができる。   Thus, a fully alloyed alloy can have a homogeneous distribution of its constituents, whether in solid solution phase, compound phase, or both. As used herein, the term “fully alloyed” can describe slight variations within tolerances. For example, the term includes at least 90% alloying, such as at least 95% alloying, such as at least 99% alloying, such as at least 99.5% alloying, such as at least 99.9% alloying. Can point. Percentages herein can refer to either volume percentages or weight percentages, depending on the context. These percentages can be balanced by impurities, which can be in terms of compositions or phases that are not part of the alloy.

アモルファス、すなわち非晶質固体
「アモルファス」すなわち「非晶質固体」は、結晶に特徴的な格子周期性を欠く固体である。本明細書で使用するとき、「アモルファス固体」は、ガラス転移を通じて、加熱されると液体状の状態へと軟化及び変態するアモルファス固体である、「ガラス」を含む。一般的には、アモルファス材料は、結晶に特徴的な長距離秩序を欠くが、それらのアモルファス材料は、化学結合の性質による、原子の長さスケールでの何らかの短距離秩序を保有し得る。アモルファス固体と結晶性固体との区別は、X線回折及び透過型電子顕微鏡検査などの構造特性評価技術によって判定される、格子周期性に基づいて行なうことができる。
Amorphous, or Amorphous Solid An “amorphous” or “amorphous solid” is a solid that lacks the lattice periodicity characteristic of crystals. As used herein, “amorphous solid” includes “glass”, which is an amorphous solid that softens and transforms into a liquid state upon heating through the glass transition. In general, amorphous materials lack the long-range order characteristic of crystals, but these amorphous materials can possess some short-range order on the atomic length scale due to the nature of chemical bonds. A distinction between an amorphous solid and a crystalline solid can be made based on lattice periodicity determined by structural property evaluation techniques such as X-ray diffraction and transmission electron microscopy.

用語「秩序」及び「無秩序」とは、多粒子系内での何らかの対称性又は相関性の有無を指示する。用語「長距離秩序」及び「短距離秩序」は、長さスケールに基づいて、材料内の秩序を区別する。   The terms “order” and “disorder” indicate the presence or absence of any symmetry or correlation within a multiparticulate system. The terms “long-range order” and “short-range order” distinguish order within a material based on a length scale.

固体内の秩序の、最も厳密な形態は、格子周期性である。特定のパターン(単位格子内の原子の配置構成)が何度も繰り返され、並進的に不変の、空間の充填を形成する。この格子周期性は、結晶の定義特性である。可能な対称性は、14種のブラベー格子及び230種の空間群に分類されている。   The most exact form of order in a solid is lattice periodicity. A specific pattern (the arrangement of atoms in the unit cell) is repeated many times to form a translationally invariant, space filling. This lattice periodicity is a defining characteristic of crystals. The possible symmetries are grouped into 14 Bravey lattices and 230 space groups.

格子周期性は、長距離秩序を示唆するものである。1つの単位格子のみが知られる場合には、その並進対称性によって、任意の距離での、全ての原子配置を正確に予測することが可能である。一般に逆も真であるが、ただし、例えば、完全に確定的な充填を有するが、格子周期性を保有しない、準結晶の場合は例外である。   Lattice periodicity suggests long-range order. If only one unit cell is known, its translational symmetry makes it possible to accurately predict all atomic arrangements at an arbitrary distance. The converse is generally true, except in the case of, for example, quasicrystals that have a completely deterministic filling but do not possess lattice periodicity.

長距離秩序は、同じサンプルの遠隔の部分が、相関する挙動を呈する、物理系を特徴付ける。この長距離秩序は、相関関数、すなわち次のスピン−スピン相関関数として表現することができる。

Figure 0006101743
Long-range order characterizes a physical system in which remote parts of the same sample exhibit correlated behavior. This long-range order can be expressed as a correlation function, that is, the next spin-spin correlation function.
Figure 0006101743

上記の関数では、sはスピン量子数であり、xは特定の系内の距離関数である。この関数は、x=x’である場合、単位元に等しく、距離|x−x’|が増大するにつれて減少する。典型的には、この関数は、長距離で、指数関数的にゼロまで減衰し、その系は無秩序であると見なされる。しかしながら、この相関関数が、大きい|x−x’|で一定値へと減衰する場合には、その系は長距離秩序を保有すると述べることができる。この関数が、距離の累乗でゼロまで減衰する場合には、準長距離秩序と呼ぶことができる。大きい値の|x−x’|を構成するものは、相対的であることに留意されたい。   In the above function, s is a spin quantum number and x is a distance function in a specific system. This function is equal to the identity element when x = x ′ and decreases as the distance | x−x ′ | Typically, this function decays exponentially to zero over long distances and the system is considered disordered. However, if this correlation function decays to a constant value with a large | x−x ′ |, it can be stated that the system possesses long-range order. If this function decays to zero as a power of distance, it can be called quasi-long-range order. Note that what constitutes a large value of | x-x '| is relative.

系は、その挙動を定義する一部のパラメータが、経時的に進展しないランダム変数である(すなわち、それらが急冷又は凍結される)場合、急冷無秩序、例えば、スピングラスを呈すると延べることができる。この急冷無秩序は、ランダム変数自体が進展することが可能な、焼鈍無秩序とは反対である。本明細書の実施形態は、急冷無秩序を含む系を包含する。   A system can be extended to exhibit a quenching disorder, such as a spin glass, if some of the parameters that define its behavior are random variables that do not evolve over time (ie, they are quenched or frozen). it can. This quenching disorder is the opposite of the annealing disorder in which the random variable itself can develop. Embodiments herein include systems that include a quenching disorder.

本明細書で説明される合金は、結晶性、部分結晶性、アモルファス、又は実質的アモルファスとすることができる。例えば、合金サンプル/試料は、少なくともある程度の結晶化度を含み得るものであり、結晶粒/結晶は、ナノメートル及び/又はマイクロメートルの範囲のサイズを有する。あるいは、合金は、完全にアモルファスであるなど、実質的アモルファスとすることができる。一実施形態では、合金組成物は、完全に結晶性であるなど、実質的に結晶性であり、少なくとも実質的にアモルファスではない。   The alloys described herein can be crystalline, partially crystalline, amorphous, or substantially amorphous. For example, an alloy sample / specimen can include at least some degree of crystallinity, and the grains / crystals have a size in the nanometer and / or micrometer range. Alternatively, the alloy can be substantially amorphous, such as completely amorphous. In one embodiment, the alloy composition is substantially crystalline, such as fully crystalline, and at least not substantially amorphous.

一実施形態では、他のアモルファス合金中の、1種の結晶又は複数種の結晶の存在は、その合金中の「結晶相」として解釈することができる。合金の結晶化度の程度(又は一部の実施形態では、略して「結晶化度」)とは、その合金中に存在する結晶相の量を指すことができる。その程度とは、例えば、合金中に存在する結晶の分率を指すことができる。この分率は、文脈に応じて、体積分率又は重量分率を指すことができる。アモルファス合金がどの程度「アモルファス」であるかの尺度を、アモルファス化度とすることができる。アモルファス化度は、結晶化度の程度の観点により測定することができる。例えば、一実施形態では、低い程度の結晶化度を有する合金は、高い程度のアモルファス化度を有すると述べることができる。一実施形態では、例えば、60体積%の結晶相を有する合金は、40体積%のアモルファス相を有し得る。   In one embodiment, the presence of one or more crystals in another amorphous alloy can be interpreted as a “crystalline phase” in that alloy. The degree of crystallinity of an alloy (or in some embodiments, “crystallinity” for short) can refer to the amount of crystalline phase present in the alloy. The degree can refer, for example, to the fraction of crystals present in the alloy. This fraction can refer to a volume fraction or a weight fraction, depending on the context. A measure of how “amorphous” an amorphous alloy can be is the degree of amorphization. The degree of amorphization can be measured from the viewpoint of the degree of crystallinity. For example, in one embodiment, an alloy having a low degree of crystallinity can be described as having a high degree of amorphousness. In one embodiment, for example, an alloy having 60% by volume crystalline phase may have 40% by volume amorphous phase.

アモルファス合金又はアモルファス金属
「アモルファス合金」とは、50体積%超のアモルファス含有量、好ましくは90体積%超のアモルファス含有量、より好ましくは95体積%超のアモルファス含有量、最も好ましくは99体積%超〜ほぼ100体積%のアモルファス含有量を有する合金である。上述のように、アモルファス化度が高い合金は、結晶化度の程度が同等に低いことに留意されたい。「アモルファス金属」とは、無秩序な原子スケール構造を有するアモルファス金属材料である。結晶性であり、したがって高度に秩序化した原子配置を有する殆どの金属とは対照的に、アモルファス合金は非晶質である。そのような無秩序構造が、冷却の間に液体状態から直接作り出される材料は、「ガラス」と称される場合がある。したがって、アモルファス金属は、一般に「金属ガラス」又は「ガラス金属」と称される。一実施形態では、バルク金属ガラス(「BMG」)とは、その微細構造が少なくとも部分的にアモルファスである合金を指すことができる。しかしながら、アモルファス金属を作り出すためには、極度な急速冷却の他にも、物理蒸着、固相反応、イオン照射、メルトスピニング、及び機械的合金化を含めた、幾つかの方法が存在する。アモルファス合金は、それらが調製される方法とは関係なく、単一の部類の材料とすることができる。
Amorphous alloy or amorphous metal "Amorphous alloy" means an amorphous content of more than 50% by volume, preferably more than 90% by volume, more preferably more than 95% by volume, most preferably 99% by volume. An alloy having an amorphous content of from super to almost 100% by volume. As noted above, it should be noted that alloys with a high degree of amorphization have an equally low degree of crystallinity. An “amorphous metal” is an amorphous metal material having a disordered atomic scale structure. In contrast to most metals that are crystalline and thus have a highly ordered atomic arrangement, amorphous alloys are amorphous. The material in which such a disordered structure is created directly from the liquid state during cooling may be referred to as “glass”. Thus, amorphous metals are commonly referred to as “metallic glass” or “glass metal”. In one embodiment, bulk metallic glass (“BMG”) can refer to an alloy whose microstructure is at least partially amorphous. However, in addition to extreme rapid cooling, there are several ways to create amorphous metals, including physical vapor deposition, solid phase reaction, ion irradiation, melt spinning, and mechanical alloying. Amorphous alloys can be a single class of materials regardless of how they are prepared.

アモルファス金属は、様々な急冷法を通じて作り出すことができる。例えば、アモルファス金属は、回転する金属ディスク上に溶融金属をスパッタリングすることによって、作り出すことができる。1秒当り約数百万度の急冷は、結晶が形成するには過度に高速である得るため、その金属は、ガラス状態で「固定」される。また、アモルファス金属/合金は、厚い層のアモルファス構造、例えば、バルク金属ガラスの形成を可能にするための、十分に低速な臨界冷却速度で作り出すこともできる。   Amorphous metal can be produced through various quenching methods. For example, amorphous metal can be created by sputtering molten metal onto a rotating metal disk. A quench of about several million degrees per second can be too fast for crystals to form, so that the metal is “fixed” in the glassy state. Amorphous metals / alloys can also be created with critical cooling rates that are slow enough to allow the formation of thick layer amorphous structures, such as bulk metallic glass.

用語「バルク金属ガラス」(「BMG」)、バルクアモルファス合金(「BAA」)、及びバルク凝固アモルファス合金は、本明細書で互換的に使用される。それらの用語は、少なくともミリメートルの範囲の最小寸法を有する、アモルファス合金を指す。例えば、その寸法は、少なくとも約1mmなど、少なくとも約2mmなど、少なくとも約4mmなど、少なくとも約5mmなど、少なくとも約6mmなど、少なくとも約8mmなど、少なくとも約10mmなど、少なくとも約12mmなどの、少なくとも約0.5mmとすることができる。幾何学形状に応じて、その寸法は、直径、半径、厚さ、幅、長さなどを指すことができる。BMGはまた、少なくとも約1.0cmなど、少なくとも約2.0cmなど、少なくとも約5.0cmなど、少なくとも約10.0cmなどの、センチメートルの範囲の少なくとも1つの寸法を有する、金属ガラスとすることもできる。一部の実施形態では、BMGは、少なくともメートルの範囲の、少なくとも1つの寸法を有し得る。BMGは、金属ガラスに関して、上述の形状又は形態のうちの、いずれかを呈することができる。したがって、本明細書で説明されるBMGは、一部の実施形態では、重要な一態様での従来の堆積技術によって作製される薄膜とは異なるものとすることができ、前者のBMGは、後者の薄膜よりも遙かに大きい寸法のものとすることができる。   The terms “bulk metallic glass” (“BMG”), bulk amorphous alloy (“BAA”), and bulk solidified amorphous alloy are used interchangeably herein. These terms refer to an amorphous alloy having a minimum dimension in the range of at least millimeters. For example, the dimension is at least about 0, such as at least about 1 mm, at least about 2 mm, at least about 4 mm, at least about 5 mm, at least about 6 mm, at least about 8 mm, at least about 10 mm, at least about 12 mm, etc. .5 mm. Depending on the geometry, the dimensions can refer to diameter, radius, thickness, width, length, etc. The BMG may also be a metallic glass having at least one dimension in the centimeter range, such as at least about 1.0 cm, such as at least about 2.0 cm, such as at least about 5.0 cm, such as at least about 10.0 cm. You can also. In some embodiments, the BMG may have at least one dimension in the range of at least meters. BMG can exhibit any of the shapes or forms described above with respect to metallic glass. Accordingly, the BMG described herein may differ from thin films made by conventional deposition techniques in one important aspect in some embodiments, the former BMG being the latter The size can be much larger than that of the thin film.

アモルファス金属は、純金属ではなく、合金とすることができる。この合金は、著しく異なるサイズの原子を含有し得ることにより、溶融状態で、低い自由体積がもたらされる(またそれゆえ、他の金属及び合金よりも、桁違いとなるまでの高い粘度を有する)。この粘度は、原子が、規則格子を形成するために十分に移動することを防ぐ。この材料構造は、冷却の間の低収縮性、及び塑性変形に対する抵抗性をもたらし得る。一部の場合には結晶性材料の弱点である、この結晶粒界の不在は、例えば、磨耗及び腐食に対する、より良好な抵抗性をもたらし得る。一実施形態では、技術的にはガラスであるが、アモルファス金属はまた、酸化物ガラス及びセラミックよりも遙かに強靭であり、脆性ではないものにすることもできる。   The amorphous metal can be an alloy rather than a pure metal. This alloy can contain atoms of significantly different sizes, resulting in a low free volume in the molten state (and therefore has a viscosity that is orders of magnitude higher than other metals and alloys). . This viscosity prevents atoms from moving sufficiently to form an ordered lattice. This material structure can provide low shrinkage during cooling and resistance to plastic deformation. This absence of grain boundaries, which in some cases is a weakness of crystalline materials, can result in better resistance to wear and corrosion, for example. In one embodiment, although technically glass, amorphous metals can also be much stronger and less brittle than oxide glasses and ceramics.

アモルファス材料の熱伝導率は、それらの結晶性対応物の熱伝導率よりも低いものにすることができる。より緩徐な冷却の間でも、アモルファス構造の形成を達成するために、3種以上の構成成分で合金を作製して、より高いポテンシャルエネルギー、及びより低い形成の確率を有する、複合結晶単位をもたらすことができる。アモルファス合金の形成は、以下の幾つかの因子:合金の構成成分の組成と、構成成分の原子半径(好ましくは、高い充填密度及び低い自由体積を達成するために、12%超の有意差を有する)と、結晶核生成を阻止し、溶融金属が過冷却状態に留まる時間を延長する、構成成分の組み合わせの負の混合熱と、に応じて変化し得る。しかしながら、アモルファス合金の形成は、多種多様な変数に基づくものであるため、合金組成物がアモルファス合金を形成するか否かを事前に判定することは、困難な場合がある。   The thermal conductivity of amorphous materials can be lower than the thermal conductivity of their crystalline counterparts. In order to achieve the formation of an amorphous structure even during slower cooling, an alloy is made with three or more components, resulting in a composite crystal unit with higher potential energy and lower probability of formation. be able to. The formation of an amorphous alloy depends on several factors: the composition of the alloy components and the atomic radii of the components (preferably greater than 12% in order to achieve high packing density and low free volume). And the negative heat of mixing of the combination of components that prevents crystal nucleation and extends the time that the molten metal remains supercooled. However, since the formation of an amorphous alloy is based on a wide variety of variables, it may be difficult to determine in advance whether the alloy composition forms an amorphous alloy.

例えば、ホウ素、ケイ素、リン、及び他のガラス形成剤と、磁性金属(鉄、コバルト、ニッケル)とのアモルファス合金は、低い保磁力及び高い電気抵抗を有する、磁性のものとすることができる。この高い抵抗は、例えば、トランス用磁心として有用な特性である、交番磁界に晒された場合の渦電流による低損失をもたらす。   For example, amorphous alloys of boron, silicon, phosphorus, and other glass formers with magnetic metals (iron, cobalt, nickel) can be magnetic with low coercivity and high electrical resistance. This high resistance results in low loss due to eddy currents when exposed to an alternating magnetic field, which is a characteristic useful as a magnetic core for a transformer, for example.

アモルファス合金は、潜在的に有用な、様々な特性を有し得る。具体的には、アモルファス合金は、同様の化学組成の結晶性合金よりも強固である傾向にあり、それらは、結晶性合金よりも大きい可逆性(「弾性」)変形に耐え得る。アモルファス金属は、それらの強度を、それらの非晶質構造から直接導き出すものであり、この非晶質構造は、結晶性合金の強度を制限する欠陥(転位などの)を全く有し得ない。例えば、Vitreloy(商標)として知られる、1つの最新のアモルファス金属は、高級チタンのほぼ2倍の引張り強さを有する。一部の実施形態では、室温での金属ガラスは延性ではなく、張力が負荷されると突然破損するが、このことは、差し迫った破壊が明白ではないため、信頼性が重要な用途での、その材料の適用性を制限する。それゆえ、この課題を克服するために、延性の結晶性金属の樹枝状の粒子又は繊維を含有する、金属ガラスマトリックスを有する、金属マトリックス複合材料を使用することができる。あるいは、障害を生じる傾向がある元素(例えば、Ni)が少ないBMGを使用することができる。例えば、Niを含まないBMGを使用することにより、そのBMGの延性を改善することができる。   Amorphous alloys can have a variety of properties that are potentially useful. Specifically, amorphous alloys tend to be stronger than crystalline alloys of similar chemical composition, and they can withstand greater reversible ("elastic") deformation than crystalline alloys. Amorphous metals derive their strength directly from their amorphous structure, which can have no defects (such as dislocations) that limit the strength of the crystalline alloy. For example, one state-of-the-art amorphous metal, known as Vitreloy ™, has a tensile strength approximately twice that of high-grade titanium. In some embodiments, the metallic glass at room temperature is not ductile and breaks suddenly when tension is applied, which is not evident in imminent failure, so in applications where reliability is important, Limit applicability of the material. Therefore, to overcome this challenge, metal matrix composites with a metallic glass matrix containing ductile crystalline metal dendritic particles or fibers can be used. Alternatively, BMG with fewer elements that tend to cause failure (eg, Ni) can be used. For example, by using BMG that does not contain Ni, the ductility of the BMG can be improved.

バルクアモルファス合金の別の有用な特性は、それらを真性のガラスとすることができる点であり、換言すれば、バルクアモルファス合金は、加熱されると、軟化して流動することができる。このことは、ポリマーと殆ど同じ方法での、射出成形などによる、容易な加工処理を可能にする。結果として、アモルファス合金は、スポーツ用品、医療用装置、電子部品及び電子装備、並びに薄膜を作製するために使用することができる。アモルファス金属の薄膜は、高速酸素燃料技術を介して、保護コーティングとして堆積させることができる。   Another useful property of bulk amorphous alloys is that they can be intrinsic glasses, in other words, bulk amorphous alloys can soften and flow when heated. This allows easy processing, such as by injection molding, in much the same way as a polymer. As a result, amorphous alloys can be used to make sports equipment, medical devices, electronic components and equipment, and thin films. Amorphous metal thin films can be deposited as protective coatings via high speed oxygen fuel technology.

材料は、アモルファス相、結晶相、又は双方を有し得る。これらのアモルファス相及び結晶相は、同じ化学組成を有し、微細構造のみが異なる(すなわち、一方はアモルファスであり、他方は結晶質である)ものとすることができる。一実施形態での微細構造は、25X以上の倍率の顕微鏡によって明らかとなるような材料の構造を指す。あるいは、これらの2つの相は、異なる化学組成及び微細構造を有し得る。例えば、組成物は、部分的アモルファス、実質的アモルファス、又は完全アモルファスとすることができる。   The material can have an amorphous phase, a crystalline phase, or both. These amorphous and crystalline phases can have the same chemical composition and differ only in microstructure (ie, one is amorphous and the other is crystalline). Microstructure in one embodiment refers to the structure of the material as revealed by a microscope with a magnification of 25X or higher. Alternatively, these two phases can have different chemical compositions and microstructures. For example, the composition can be partially amorphous, substantially amorphous, or fully amorphous.

上述のように、アモルファス化度の程度(また反対に結晶化度の程度)は、合金中に存在する結晶の分率によって測定することができる。その程度とは、合金中に存在する結晶相の体積分率又は重量分率を指すことができる。部分的アモルファス組成物とは、少なくとも約10体積%など、少なくとも約20体積%など、少なくとも約40体積%など、少なくとも約60体積%など、少なくとも約80体積%など、少なくとも約90体積%などの、少なくともその約5体積%がアモルファス相である組成物を指すことができる。用語「実質的に」及び「約」は、本明細書中の他の場所で定義されている。したがって、少なくとも実質的にアモルファスである組成物とは、少なくとも約95体積%など、少なくとも約98体積%など、少なくとも約99体積%など、少なくとも約99.5体積%など、少なくとも約99.8体積%など、少なくとも約99.9体積%などの、少なくともその約90体積%がアモルファスであるものを指すことができる。一実施形態では、実質的アモルファス組成物は、その中に存在する何らかの付随的な少量の結晶相を有し得る。   As described above, the degree of amorphization (and conversely, the degree of crystallinity) can be measured by the fraction of crystals present in the alloy. The degree can refer to the volume fraction or weight fraction of the crystalline phase present in the alloy. A partially amorphous composition includes at least about 10%, such as at least about 20%, such as at least about 40%, such as at least about 60%, such as at least about 80%, such as at least about 90%. , Which can refer to a composition at least about 5% by volume of which is in an amorphous phase. The terms “substantially” and “about” are defined elsewhere in this specification. Thus, a composition that is at least substantially amorphous includes at least about 99.8 vol%, such as at least about 95 vol%, such as at least about 98 vol%, such as at least about 99 vol%, such as at least about 99.5 vol%. %, Such as at least about 99.9% by volume, at least about 90% by volume of which is amorphous. In one embodiment, the substantially amorphous composition can have any attendant minor crystalline phase present therein.

一実施形態では、アモルファス合金組成物は、アモルファス相に関して均質とすることができる。組成が均一である物質は均質である。このことは、不均質である物質とは対照的である。用語「組成」とは、物質中の化学組成及び/又は微細構造を指す。物質は、その物質の体積を半分に分割して、両半分が実質的に同じ組成を有する場合に、均質である。例えば、微粒子懸濁液は、その微粒子懸濁液の体積を半分に分割して、両半分が実質的に同じ体積の粒子を有する場合に、均質である。しかしながら、顕微鏡下で個々の粒子を視認することが可能な場合もある。均質な物質の別の例は、空気であり、その空気中の種々の成分は等しく浮遊するが、空気中の粒子、気体、及び液体は、個別に分析することができ、又は空気から分離することもできる。   In one embodiment, the amorphous alloy composition can be homogeneous with respect to the amorphous phase. A substance with a uniform composition is homogeneous. This is in contrast to materials that are heterogeneous. The term “composition” refers to the chemical composition and / or microstructure in a substance. A substance is homogeneous when the volume of the substance is divided in half and both halves have substantially the same composition. For example, a particulate suspension is homogeneous when the volume of the particulate suspension is divided in half and both halves have substantially the same volume of particles. However, it may be possible to see individual particles under a microscope. Another example of a homogeneous material is air, where the various components in the air are equally suspended, but particles, gases, and liquids in the air can be analyzed separately or separated from the air. You can also.

アモルファス合金に関して均質である組成とは、その微細構造の全体にわたって実質的に均一に分布するアモルファス相を有するものを指すことができる。換言すれば、その組成物は、組成物の全体にわたって実質的に均一に分布するアモルファス合金を巨視的に含む。代替の実施形態では、この組成は、非アモルファス相をその中に有する、アモルファス相を有する複合材料のものとすることができる。この非アモルファス相は、1つの結晶又は複数の結晶とすることができる。それらの結晶は、球形、楕円、ワイヤ状、ロッド状、シート状、フレーク状、又は不規則形状などの、任意の形状の微粒子の形態とすることができる。一実施形態では、結晶は、樹枝状形態を有し得る。例えば、少なくとも部分的にアモルファスの複合組成物は、アモルファス相マトリックス中に分散する樹枝状結晶の形状の結晶相を有し得るものであり、この分散は、均一又は不均一なものとすることができ、アモルファス相と結晶相とは、同じ化学組成又は異なる化学組成を有し得る一実施形態では、それらの相は実質的に同じ化学組成を有し得る。別の実施形態では、結晶相は、BMG相よりも延性とすることができる。   A composition that is homogeneous with respect to an amorphous alloy can refer to one having an amorphous phase that is distributed substantially uniformly throughout its microstructure. In other words, the composition macroscopically comprises an amorphous alloy that is distributed substantially uniformly throughout the composition. In an alternative embodiment, the composition can be of a composite material having an amorphous phase with a non-amorphous phase therein. This non-amorphous phase can be a single crystal or multiple crystals. The crystals can be in the form of particulates of any shape, such as spherical, oval, wire, rod, sheet, flake, or irregular shape. In one embodiment, the crystals can have a dendritic morphology. For example, an at least partially amorphous composite composition may have a crystalline phase in the form of dendrites dispersed in an amorphous phase matrix, and this dispersion may be uniform or non-uniform. In one embodiment, the amorphous phase and the crystalline phase can have the same chemical composition or different chemical compositions, and the phases can have substantially the same chemical composition. In another embodiment, the crystalline phase can be more ductile than the BMG phase.

本明細書で説明される方法は、任意のタイプのアモルファス合金に適用可能とすることができる。同様に、組成物又は物品の成分として、本明細書で説明されるアモルファス合金は、任意のタイプのものとすることができる。このアモルファス合金は、Zr、Hf、Ti、Cu、Ni、Pt、Pd、Fe、Mg、Au、La、Ag、Al、Mo、Nb、Beの元素、又はこれらの組み合わせを含み得る。すなわち、この合金は、その化学式又は化学組成中に、これらの元素のいずれかの組み合わせを含み得る。それらの元素は、種々の重量百分率又は体積百分率で存在し得る。例えば、鉄「ベース」合金とは、その中に存在する無視することができない重量百分率の鉄を有する、合金を指すことができ、その重量百分率は、例えば、少なくとも約40重量%など、少なくとも約50重量%など、少なくとも約60重量%など、少なくとも約80重量%などの、少なくとも約20重量%などとすることができる。あるいは、一実施形態では、上述の百分率は、重量百分率の代わりに、体積百分率とすることができる。したがって、アモルファス合金は、ジルコニウムベース、チタンベース、白金ベース、パラジウムベース、金ベース、銀ベース、銅ベース、鉄ベース、ニッケルベース、アルミニウムベース、モリブデンベースなどとすることができる。この合金はまた、特定の目的に適合するように、上述の元素のうちのいずれかを含まない場合もある。例えば、一部の実施形態では、この合金、又はこの合金を含む組成物は、ニッケル、アルミニウム、チタン、ベリリウム、又はこれらの組み合わせを実質的に含まないものであり得る。一実施形態では、この合金又は複合材料は、ニッケル、アルミニウム、チタン、ベリリウム、又はこれらの組み合わせを、全く含まない。   The methods described herein may be applicable to any type of amorphous alloy. Similarly, the amorphous alloy described herein as a component of the composition or article can be of any type. The amorphous alloy may include elements of Zr, Hf, Ti, Cu, Ni, Pt, Pd, Fe, Mg, Au, La, Ag, Al, Mo, Nb, Be, or combinations thereof. That is, the alloy may include any combination of these elements in its chemical formula or chemical composition. These elements can be present in various weight or volume percentages. For example, an iron “base” alloy can refer to an alloy having a non-negligible weight percentage of iron present therein, the weight percentage being at least about 40% by weight, for example, at least about 40% by weight. It may be at least about 20%, such as 50%, such as at least about 60%, such as at least about 80%. Alternatively, in one embodiment, the percentages described above can be volume percentages instead of weight percentages. Thus, the amorphous alloy can be a zirconium base, a titanium base, a platinum base, a palladium base, a gold base, a silver base, a copper base, an iron base, a nickel base, an aluminum base, a molybdenum base, and the like. The alloy may also not include any of the above-described elements to suit a particular purpose. For example, in some embodiments, the alloy, or a composition comprising the alloy, can be substantially free of nickel, aluminum, titanium, beryllium, or combinations thereof. In one embodiment, the alloy or composite material does not include any nickel, aluminum, titanium, beryllium, or combinations thereof.

例えば、このアモルファス合金は、式(Zr,Ti)a(Ni,Cu,Fe)b(Be,A1,Si,B)cを有し得るものであり、式中、a、b、及びcはそれぞれ、重量百分率又は原子百分率を表す。一実施形態では、原子百分率で、aは30〜75の範囲であり、bは5〜60の範囲であり、cは0〜50の範囲である。あるいは、このアモルファス合金は、式(Zr,Ti)a(Ni,Cu)b(Be)cを有し得るものであり、式中、a、b、及びcはそれぞれ、重量百分率又は原子百分率を表す。一実施形態では、原子百分率で、aは40〜75の範囲であり、bは5〜50の範囲であり、cは5〜50の範囲である。この合金はまた、式(Zr,Ti)a(Ni,Cu)b(Be)cを有し得るものでもあり、式中、a、b、及びcはそれぞれ、重量百分率又は原子百分率を表す。一実施形態では、原子百分率で、aは45〜65の範囲であり、bは7.5〜35の範囲であり、cは10〜37.5の範囲である。あるいは、この合金は、式(Zr)a(Nb,Ti)b(Ni,Cu)c(A1)dを有し得るものでもあり、式中、a、b、c、及びdはそれぞれ、重量百分率又は原子百分率を表す。一実施形態では、原子百分率で、aは45〜65の範囲であり、bは0〜10の範囲であり、cは20〜40の範囲であり、dは7.5〜15の範囲である。上述の合金系の例示的一実施形態は、Liquidmetal Technologies(CA,USA)によって製作されるような、Vitreloy−1及びVitreloy−101などの、商品名Vitreloy(商標)の、Zr−Ti−Ni−Cu−Beベースのアモルファス合金である。種々の系のアモルファス合金の一部の実施例が、表1に記載される。   For example, the amorphous alloy can have the formula (Zr, Ti) a (Ni, Cu, Fe) b (Be, A1, Si, B) c, where a, b, and c are Each represents a weight percentage or an atomic percentage. In one embodiment, in atomic percent, a is in the range of 30-75, b is in the range of 5-60, and c is in the range of 0-50. Alternatively, the amorphous alloy can have the formula (Zr, Ti) a (Ni, Cu) b (Be) c, where a, b, and c are weight percentages or atomic percentages, respectively. Represent. In one embodiment, in atomic percent, a is in the range of 40-75, b is in the range of 5-50, and c is in the range of 5-50. The alloy may also have the formula (Zr, Ti) a (Ni, Cu) b (Be) c, where a, b, and c represent weight percentage or atomic percentage, respectively. In one embodiment, in atomic percent, a is in the range of 45-65, b is in the range of 7.5-35, and c is in the range of 10-37.5. Alternatively, the alloy can also have the formula (Zr) a (Nb, Ti) b (Ni, Cu) c (A1) d, where a, b, c, and d are each weight Represents a percentage or atomic percentage. In one embodiment, in atomic percent, a is in the range of 45-65, b is in the range of 0-10, c is in the range of 20-40, and d is in the range of 7.5-15. . One exemplary embodiment of the above alloy system is Zr-Ti-Ni- of the trade name Vitreloy (TM), such as Vitreloy-1 and Vitreloy-101, as manufactured by Liquidmetal Technologies (CA, USA). It is a Cu-Be based amorphous alloy. Some examples of various systems of amorphous alloys are listed in Table 1.

これらのアモルファス合金はまた、(Fe,Ni,Co)ベース合金などの、鉄合金とすることもできる。そのような組成物の例は、米国特許第6,325,868号、同第5,288,344号、同第5,368,659号、同第5,618,359号、及び同第5,735,975、Inoueら、Appl.Phys.Lett.,Volume 71,p 464(1997)、Shenら、Mater.Trans.,JIM,Volume 42,p 2136(2001)、及び日本特許出願第200126277号(公開番号第2001303218 A号)に開示されている。1つの例示的な組成物は、Fe72A15Ga2PllC6B4である。別の実施例は、Fe72A17Zr10Mo5W2B15である。本明細書でのコーティングに使用することができる、別の鉄ベース合金系が、米国特許出願公開第2010/0084052号で開示されており、そのアモルファス金属は、例えば、括弧内に記される組成の範囲で、マンガン(1〜3原子%)、イットリウム(0.1〜10原子%)、及びケイ素(0.3〜3.1原子%)を含有し、また括弧内に記される組成の指定範囲で以下の元素:クロム(15〜20原子%)、モリブデン(2〜15原子%)タングステン(1〜3原子%)、ホウ素(5〜16原子%)、炭素(3〜16原子%)、及び残部の鉄を含有する。   These amorphous alloys can also be iron alloys, such as (Fe, Ni, Co) based alloys. Examples of such compositions are US Pat. Nos. 6,325,868, 5,288,344, 5,368,659, 5,618,359, and 735, 975, Inoue et al., Appl. Phys. Lett. , Volume 71, p 464 (1997), Shen et al., Mater. Trans. , JIM, Volume 42, p 2136 (2001), and Japanese Patent Application No. 200126277 (Publication No. 2001303218 A). One exemplary composition is Fe72A15Ga2PllC6B4. Another example is Fe72A17Zr10Mo5W2B15. Another iron-based alloy system that can be used for coating herein is disclosed in U.S. Patent Application Publication No. 2010/0084052, the amorphous metal having a composition described in parentheses, for example. Of manganese (1 to 3 atomic%), yttrium (0.1 to 10 atomic%), and silicon (0.3 to 3.1 atomic%), and the composition described in parentheses The following elements in the specified range: Chromium (15-20 atom%), Molybdenum (2-15 atom%) Tungsten (1-3 atom%), Boron (5-16 atom%), Carbon (3-16 atom%) And the balance iron.

上述のアモルファス合金系は、Nb、Cr、V、及びCoを含めた添加遷移金属元素などの、添加元素を更に含み得る。これらの添加元素は、約20重量%以下など、約10重量%以下など、約5重量%など、約30重量%以下で存在し得る。一実施形態では、この任意選択の添加元素は、コバルト、マンガン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、タングステン、イットリウム、チタン、バナジウム、及びハフニウムのうちの少なくとも1つであり、炭化物を形成して、耐摩耗性及び耐食性を更に改善する。更なる任意選択の元素としては、融点を低下させるための、合計で最大約2%の、好ましくは1%未満の、リン、ゲルマニウム、及びヒ素を挙げることができる。他の少量の不純物は、約2%未満、好ましくは0.5%未満とするべきである。

Figure 0006101743
The amorphous alloy system described above may further include additional elements, such as additional transition metal elements including Nb, Cr, V, and Co. These additive elements may be present at about 30 wt% or less, such as about 20 wt% or less, such as about 10 wt% or less, such as about 5 wt%. In one embodiment, the optional additive element is at least one of cobalt, manganese, zirconium, tantalum, niobium, tungsten, yttrium, titanium, vanadium, and hafnium, forming carbides and wear resistant. Further improve the properties and corrosion resistance. Further optional elements may include phosphorus, germanium, and arsenic, up to a total of about 2%, preferably less than 1%, to lower the melting point. Other minor impurities should be less than about 2%, preferably less than 0.5%.
Figure 0006101743

一部の実施形態では、アモルファス合金を有する組成物は少量の不純物を含み得る。不純物元素を意図的に添加することにより、機械的特性(例えば、硬度、強度、破壊機構など)の改善、及び/又は耐食性の改善などの、その組成物の特性を修正することができる。あるいは、それらの不純物は、加工処理及び製造の副生成物として得られるもののような、不可避の付随的な不純物として存在し得る。この不純物は、約5重量%以下など、約2重量%以下など、約1重量%以下など、約0.5重量%以下など、約0.1重量%以下などの、約10重量%以下とすることができる。一部の実施形態では、これらの百分率は、重量百分率の代わりに、体積百分率とすることができる。一実施形態では、この合金サンプル/組成物は、アモルファス合金から本質的になる(少量の付随的不純物のみを有する)。別の実施形態では、この組成物はアモルファス合金を含む(観察可能な微量の不純物を全く有さない)。   In some embodiments, a composition having an amorphous alloy can include a small amount of impurities. By intentionally adding impurity elements, the properties of the composition, such as improved mechanical properties (eg, hardness, strength, fracture mechanism, etc.) and / or improved corrosion resistance can be modified. Alternatively, the impurities may be present as inevitable incidental impurities, such as those obtained as processing and manufacturing by-products. This impurity is about 10% or less, such as about 5% or less, such as about 2% or less, such as about 1% or less, such as about 0.5% or less, such as about 0.1% or less. can do. In some embodiments, these percentages can be volume percentages instead of weight percentages. In one embodiment, the alloy sample / composition consists essentially of an amorphous alloy (having only a small amount of incidental impurities). In another embodiment, the composition comprises an amorphous alloy (having no observable trace impurities).

一実施形態では、最終部品は、バルク凝固アモルファス合金の臨界鋳造厚さを超過するものであった。   In one embodiment, the final part exceeded the critical cast thickness of the bulk solidified amorphous alloy.

本明細書の実施形態では、バルク凝固アモルファス合金が高粘度の液体として存在することができる、過冷却液体領域の存在により、超塑性成形が可能となる。大きな塑性変形を得ることができる。過冷却液体領域内で大きく塑性変形する能力は、成形プロセス及び/又は切断プロセスに使用される。固体とは対照的に、この液体のバルク凝固合金は、局所的に変形し、このことが、切断及び成形のために必要とされるエネルギーを、大幅に低下させる。切断及び成形の容易性は、合金、金型、及び切断工具の温度に応じて変化する。温度が高くなるにつれて、粘度が低下し、その結果として、切断及び成形が容易になる。   In embodiments herein, superplastic forming is possible due to the presence of a supercooled liquid region in which the bulk solidified amorphous alloy can exist as a high viscosity liquid. Large plastic deformation can be obtained. The ability to plastically deform significantly in the supercooled liquid region is used for the molding and / or cutting process. In contrast to solids, this liquid bulk solidified alloy deforms locally, which greatly reduces the energy required for cutting and forming. The ease of cutting and forming varies with the temperature of the alloy, mold and cutting tool. As the temperature increases, the viscosity decreases, resulting in easier cutting and molding.

本明細書の実施形態は、例えば、Tg〜Txで実施される、アモルファス合金を使用する熱可塑性成形プロセスを利用することができる。本明細書では、Tx及びTgは、結晶化の開始の温度、及びガラス転移の開始の温度として、典型的な加熱速度(例えば、20℃/分)での標準的なDSC測定から決定される。   Embodiments herein can utilize a thermoplastic molding process using amorphous alloys, for example, performed at Tg-Tx. As used herein, Tx and Tg are determined from standard DSC measurements at typical heating rates (eg, 20 ° C./min) as the temperature of onset of crystallization and the temperature of onset of glass transition. .

アモルファス合金構成要素は、臨界鋳造厚さを有し得るものであり、最終部品は、その臨界鋳造厚さよりも厚い厚さを有し得る。更には、加熱及び整形操作の時間並びに温度は、アモルファス合金の弾性歪み限界が、1.0%以上、好ましくは1.5%以上に、実質的に維持し得るように選択される。本明細書の実施形態との関連では、ガラス転移近傍の温度とは、成形温度がガラス転移温度未満、ガラス転移温度若しくはガラス転位温度近傍、及びガラス転移温度超とすることができることを意味するが、結晶化温度Txより低い温度であることが好ましい。冷却工程は、加熱工程での加熱速度と同様の速度で、好ましくは、加熱工程での加熱速度を超える速度で実施される。冷却工程はまた、好ましくは、成形荷重及び整形荷重が依然として維持されている間にも、達成される。   The amorphous alloy component can have a critical casting thickness, and the final part can have a thickness greater than its critical casting thickness. Furthermore, the time and temperature of the heating and shaping operations are selected so that the elastic strain limit of the amorphous alloy can be substantially maintained above 1.0%, preferably above 1.5%. In the context of embodiments herein, the temperature near the glass transition means that the molding temperature can be below the glass transition temperature, near the glass transition temperature or glass transition temperature, and above the glass transition temperature. The temperature is preferably lower than the crystallization temperature Tx. The cooling step is performed at a rate similar to the heating rate in the heating step, preferably at a rate exceeding the heating rate in the heating step. The cooling step is also preferably accomplished while the forming and shaping loads are still maintained.

電子機器
本明細書に記載の実施形態は、BMGを用いた電子機器の作製で、価値のあるものとすることができる。本明細書での電子機器とは、当該技術分野において既知の任意の電子機器を指すことができる。例えば、この電子機器は、携帯電話及び固定電話などの電話、あるいは、例えばiPhone(商標)を含めたスマートフォン、及び電子eメール送信/受信機器などの、任意の通信機器とすることができる。この電子機器は、デジタルディスプレイ、TVモニタ、電子ブックリーダ、携帯ウェブブラウザ(例えば、iPad(商標))、及びコンピュータモニタなどの、ディスプレイの一部とすることができる。この電子デバイスはまた、携帯DVDプレーヤ、従来型DVDプレーヤ、ブルーレイディスクプレーヤ、ビデオゲームコンソール、携帯音楽プレーヤ(例えば、iPod(商標))などの音楽プレーヤなどを含めた、娯楽デバイスとすることもできる。この電子デバイスはまた、画像、ビデオ、音声のストリーミングを制御することなどの、制御を提供するデバイス(例えば、Apple TV(商標))の一部とすることもでき、又は電子デバイス用の遠隔制御装置とすることができる。この電子機器は、コンピュータ、あるいはハードドライブタワーの筺体若しくはケーシング、ラップトップ筺体、ラップトップキーボード、ラップトップトラックパッド、デスクトップキーボード、マウス、及びスピーカなどの、コンピュータ付属品の一部とすることができる。この物品はまた、腕時計又は時計などの機器にも適用することができる。
Electronic Device The embodiments described herein can be valuable in the production of electronic devices using BMG. As used herein, an electronic device can refer to any electronic device known in the art. For example, the electronic device can be any communication device such as a phone such as a mobile phone and a landline phone, or a smartphone including, for example, iPhone ™, and an e-mail sending / receiving device. The electronic device can be part of a display, such as a digital display, TV monitor, electronic book reader, portable web browser (eg, iPad ™), and computer monitor. The electronic device can also be an entertainment device, including music players such as portable DVD players, conventional DVD players, Blu-ray disc players, video game consoles, portable music players (eg, iPod ™), and the like. . The electronic device can also be part of a device that provides control (eg, Apple TV ™), such as controlling image, video, audio streaming, or remote control for an electronic device It can be a device. This electronic device can be part of a computer or a computer accessory such as a hard drive tower enclosure or casing, laptop enclosure, laptop keyboard, laptop trackpad, desktop keyboard, mouse, and speakers. . This article can also be applied to devices such as watches or watches.

本明細書に記述される方法、技法、及び装置は、記述されている実施形態を限定することを意図したものではない。   The methods, techniques, and apparatus described herein are not intended to limit the described embodiments.

本明細書に開示されるように、装置又はシステム(あるいは装置又は機械)は、材料(例えばアモルファス合金)の溶融及び射出成形を行うように構成され得る。この装置は、高融解温度で溶融させてから、その溶融した材料を金型に注入して成形を行うことにより、そのような材料又は合金を処理するように構成されている。下記で詳しく述べられるように、この装置の部品は互いに一線上に配置される。いくつかの実施形態により、この装置の部品(又はこの装置へのアクセス)は、水平軸に沿っている。   As disclosed herein, an apparatus or system (or apparatus or machine) may be configured to melt and injection mold a material (eg, an amorphous alloy). The apparatus is configured to process such materials or alloys by melting at a high melting temperature and then injecting the molten material into a mold for molding. As will be described in detail below, the components of this device are placed in line with each other. According to some embodiments, the parts of the device (or access to the device) are along a horizontal axis.

下記の実施形態は単に例示目的のためのものであり、限定することを意図するものではない。   The following embodiments are for illustrative purposes only and are not intended to be limiting.

図3は、そのような例示的システムの概略図を示す。より具体的には、図3は、射出成形装置又はシステム10を示す。一実施形態により、射出成形システム10は、その中に受容した溶融可能材料を溶融するように構成されている溶融ゾーン12と、溶融した材料を溶融ゾーン12から金型16へと射出するように構成されている少なくとも1本のプランジャロッド14とを有する。一実施形態では、少なくとも、プランジャロッド14及び溶融ゾーン12はインラインかつ水平軸(例えばX軸)上に設けられ、これによりプランジャロッド14は実質的に溶融ゾーン12を通って水平方向に(例えばX軸に沿って)移動し、溶融材料を金型16内に移動させる。この金型は、溶融ゾーンに隣接して配置され得る。   FIG. 3 shows a schematic diagram of such an exemplary system. More specifically, FIG. 3 shows an injection molding apparatus or system 10. In accordance with one embodiment, the injection molding system 10 is configured to inject a melt zone 12 configured to melt the meltable material received therein and the molten material from the melt zone 12 to the mold 16. And at least one plunger rod 14 configured. In one embodiment, at least the plunger rod 14 and the melting zone 12 are provided in-line and on a horizontal axis (e.g., the X axis) so that the plunger rod 14 is substantially horizontally (e.g., X through the melting zone 12). Along the axis) to move the molten material into the mold 16. The mold can be placed adjacent to the melting zone.

溶融可能材料は、任意の数の形態で溶融ゾーンに受容され得る。例えば、溶融可能材料は、インゴット(固体状態)、半固体状態、予熱されたスラリー、粉末、ペレットなどの形態で溶融ゾーン12に供給され得る。幾つかの実施形態において、装入ポート(例えばインゴット装入ポート18の図示例)が、射出成形システム10の一部として設けられてもよい。装入ポート18は、任意の数の場所で装置内に設けられる別々の開口部又は領域であってもよい。一実施形態において、装入ポート18は、装置の1つ以上の部分を通過する経路であり得る。例えば、材料(例えばインゴット)は、プランジャ14によって容器20内に水平方向に挿入することができ、あるいは、射出システム10の金型側から水平方向に挿入することができる(例えば、金型16を通って、及び/又は移送スリーブ30を通って、容器20内へ)。他の実施形態において、溶融可能材料は、他の方法及び/又は他の装置を用いて(例えば射出システムの反対側を通して)溶融ゾーン12内に供給することができる。   The meltable material can be received in the melting zone in any number of forms. For example, the meltable material may be supplied to the melting zone 12 in the form of an ingot (solid state), semi-solid state, preheated slurry, powder, pellets, and the like. In some embodiments, a charging port (eg, the illustrated example of the ingot charging port 18) may be provided as part of the injection molding system 10. The charging port 18 may be a separate opening or region provided in the device at any number of locations. In one embodiment, the input port 18 may be a path through one or more parts of the device. For example, the material (eg, ingot) can be inserted horizontally into the container 20 by the plunger 14 or can be inserted horizontally from the mold side of the injection system 10 (eg, the mold 16 Through and / or through the transfer sleeve 30 into the container 20). In other embodiments, the meltable material can be fed into the melting zone 12 using other methods and / or other devices (eg, through the opposite side of the injection system).

溶融ゾーン12は、溶融可能材料を受容し、かつその材料が溶融状態に加熱された際にそれを保持するように構成された溶融機構を有する。溶融機構は、容器20の形態であってよく、これは例えば、溶融可能材料を受容し、かつ、中にある材料を溶融するように構成された本体を有する。本開示全体にわたって使用されている容器は、物質を高温に加熱するために採用された材料で製造された容器である。例えば、一実施形態において、この容器はるつぼであってよく、例えばボート形るつぼ、又はスカルるつぼであり得る。一実施形態において、容器20は、真空下(例えば真空装置38又はポンプによって適用される)で溶融可能材料用に利用できるように構成された低温炉床溶融装置である。一実施形態において、下記に詳しく述べられるように、この容器は温度調節された容器である。   Melting zone 12 has a melting mechanism configured to receive a meltable material and hold it as it is heated to a molten state. The melting mechanism may be in the form of a container 20, which has, for example, a body configured to receive a meltable material and to melt the material therein. Containers used throughout this disclosure are containers made of materials that have been employed to heat substances to high temperatures. For example, in one embodiment, the container may be a crucible, such as a boat crucible or a skull crucible. In one embodiment, the vessel 20 is a cryogenic hearth melting device configured to be available for meltable material under vacuum (eg, applied by a vacuum device 38 or a pump). In one embodiment, as described in detail below, the container is a temperature controlled container.

容器20はまた、本体の受容部分又は溶融部分24内に材料(例えば原材料)を入れるための入口も有し得る。図に示されている実施形態において、容器20の本体は、実質的にU字型の構造を含む。ただし、この図示されている形状は、限定することを意味するものではない。容器20は、任意の数の形状又は構成を含み得る。この容器の本体は、ある長さを有し、長手かつ水平方向に延在していてよく、これにより溶融した材料がプランジャ14を用いてここから水平方向に移送される。例えば、この本体は、そこから垂直に延在する側壁を備えた底部を含み得る。加熱又は溶融のための材料は、容器の溶融部分24に受容され得る。溶融部分24は、内部で溶融される溶融可能材料を受容するように構成されている。例えば、溶融部分24は材料を受容するための表面を有する。容器20は、送達のための射出システムの1つ以上の装置(例えば装入ポート及びプランジャ)を使用して溶融部分24内に材料(例えばインゴットの形態)を受容することができる。   The container 20 may also have an inlet for placing material (eg, raw material) within the receiving or melting portion 24 of the body. In the illustrated embodiment, the body of the container 20 includes a substantially U-shaped structure. However, this illustrated shape is not meant to be limiting. The container 20 can include any number of shapes or configurations. The body of the container may have a length, extend longitudinally and horizontally, whereby molten material is transferred from here horizontally using the plunger 14. For example, the body can include a bottom with sidewalls extending vertically therefrom. The material for heating or melting can be received in the molten portion 24 of the container. The molten portion 24 is configured to receive a meltable material that is melted therein. For example, the molten portion 24 has a surface for receiving material. The container 20 can receive material (eg, in the form of an ingot) within the melted portion 24 using one or more devices (eg, a loading port and a plunger) of the injection system for delivery.

一実施形態において、本体及び/又はその溶融部分24は、実質的に丸みのある及び/又は滑らかな表面を含み得る。例えば、溶融部分24の表面は、円弧形状に形成することができる。ただし、本体の形状及び/又は表面は、限定することを意図したものではない。この本体は、一体型構造であってよく、又は、接合若しくは合わせて機械加工された別個の部品から形成されていてもよい。容器20の本体は、任意の数の材料(例えば銅、銀)から形成されてもよく、これには1つ以上のコーティング、及び/又は構成若しくは設計が含まれる。例えば、1つ以上の表面は、その中に凹部又は溝を有し得る。   In one embodiment, the body and / or its melted portion 24 may include a substantially rounded and / or smooth surface. For example, the surface of the melted portion 24 can be formed in an arc shape. However, the shape and / or surface of the body is not intended to be limiting. The body may be a unitary structure or may be formed from separate parts that are joined or machined together. The body of the container 20 may be formed from any number of materials (eg, copper, silver), including one or more coatings and / or configurations or designs. For example, one or more surfaces can have a recess or groove therein.

容器20の本体は、溶融した材料を移動させるために、プランジャロッドを、内部を通じて水平方向に受容するように構成され得る。すなわち、一実施形態において、溶融機構はプランジャロッドと同じ軸上にあり、本体は、このプランジャロッドの少なくとも一部分を受容するような構成及び/又は寸法にすることができる。よって、プランジャロッド14は、実質的に容器20内を通じて移動することにより、溶融した材料(加熱/溶融後)を容器から金型16内に移動させるように構成することができる。図3に図示されているシステム10の実施形態を参照し、例えば、プランジャロッド14は、容器20を通じて、右から左に向かって水平方向に動き、溶融した材料を金型16内へと移動させて押し出す。   The body of the container 20 can be configured to receive a plunger rod horizontally through the interior for moving the molten material. That is, in one embodiment, the melting mechanism is on the same axis as the plunger rod, and the body can be configured and / or dimensioned to receive at least a portion of the plunger rod. Thus, the plunger rod 14 can be configured to move the melted material (after heating / melting) from the container into the mold 16 by moving substantially through the container 20. Referring to the embodiment of the system 10 illustrated in FIG. 3, for example, the plunger rod 14 moves horizontally from right to left through the container 20 to move the molten material into the mold 16. Push out.

溶融ゾーン12を加熱して、容器20に受容した溶融可能材料を溶融するために、射出システム10には、その溶融可能材料を加熱し、溶融するのに使用する熱源も含まれる。本体自体の実質的に全体ではなくとも、少なくとも容器の溶融部分24は、内部に受容した材料を溶融するべく、加熱されるように構成されている。加熱は、例えば、溶融可能材料を溶融するように構成された、溶融ゾーン12内に配置された誘導源26を使用して達成される。一実施形態において、誘導源26は容器20に隣接して配置される。例えば、誘導源26は、容器本体のある長さにわたって実質的に周囲に巻き付く螺旋状に配置されたコイル形状であり得る。したがって、容器20は、電源供給又は電源28を用いて、誘導源/コイル26に電力を供給することにより、溶融部分24内の溶融可能材(例えば挿入されたインゴット)を電磁誘導により溶融させるように構成することができる。よって、溶融ゾーン12には誘導ゾーンが含まれ得る。誘導コイル26は、容器20を溶融させて濡らすことなしに、容器20に収容されている任意の材料を加熱し溶融させるように構成されている。誘導コイル26は容器20に対して無線周波数(RF)波を放射する。図示されているように、本体と、容器20を取り巻くコイル26は、水平軸(例えばX軸)に沿って水平方向に配置されるように構成されてもよい。   In order to heat the meltable zone 12 to melt the meltable material received in the container 20, the injection system 10 also includes a heat source that is used to heat and melt the meltable material. At least the molten portion 24 of the container, if not substantially the entire body itself, is configured to be heated to melt the material received therein. Heating is accomplished, for example, using an induction source 26 disposed in the melting zone 12 that is configured to melt the meltable material. In one embodiment, the induction source 26 is disposed adjacent to the container 20. For example, the induction source 26 may be in the form of a helically arranged coil that wraps substantially around the length of the container body. Thus, the container 20 uses a power supply or power supply 28 to power the induction source / coil 26 to melt the meltable material (eg, the inserted ingot) in the melted portion 24 by electromagnetic induction. Can be configured. Thus, the melting zone 12 can include an induction zone. The induction coil 26 is configured to heat and melt any material contained in the container 20 without melting and wetting the container 20. The induction coil 26 radiates radio frequency (RF) waves to the container 20. As illustrated, the main body and the coil 26 surrounding the container 20 may be configured to be arranged in a horizontal direction along a horizontal axis (for example, the X axis).

一実施形態において、容器20は温度調節された容器である。そのような容器は、1本以上の温度調節管を含んでもよく、これは、容器内に受容した材料の溶融中に容器20の本体の温度を調節する(例えば容器を強制的に冷やす)ために、流体(例えば水又はその他の流体)を内部に流すように構成されている。そのような強制冷却されたるつぼはまた、プランジャロッドと同じ軸上に設けられ得る。冷却管は、容器20の本体自体が過熱して溶融するのを防ぐのに役立つことができる。冷却管は、容器内の液体の流れを誘導するように構成された冷却システムに接続することができる。冷却管は、液体又は流体が通過して流れるための1つ以上の入口と出口を含み得る。この冷却管の入口及び出口は、任意の数の方法で構成することができ、限定することを意図したものではない。例えば、冷却管は、中の材料が溶融して容器温度が調節されるように(すなわち、熱が吸収され、かつ容器が冷却されるように)、溶融部分24に対して配置され得る。冷却管の数、配置及び/又は方向は限定されるべきではない。冷却液体又は冷却流体は、誘導源26が通電されているときに、溶融可能材料の溶融中に冷却管を通じて流れるように構成され得る。   In one embodiment, the container 20 is a temperature controlled container. Such a container may include one or more temperature control tubes, which adjust the temperature of the body of the container 20 during melting of the material received in the container (eg, to force the container to cool). In addition, a fluid (for example, water or other fluid) is allowed to flow inside. Such a forced cooled crucible can also be provided on the same axis as the plunger rod. The cooling tube can help prevent the body of the container 20 itself from overheating and melting. The cooling tube can be connected to a cooling system configured to direct the flow of liquid within the container. The cooling tube may include one or more inlets and outlets for liquid or fluid to flow through. The inlet and outlet of the cooling tube can be configured in any number of ways and is not intended to be limiting. For example, the cooling tube may be positioned relative to the melted portion 24 so that the material therein melts and the container temperature is adjusted (ie, heat is absorbed and the container is cooled). The number, arrangement and / or orientation of the cooling tubes should not be limited. The cooling liquid or cooling fluid may be configured to flow through the cooling tube during melting of the meltable material when the induction source 26 is energized.

材料が容器20内で溶融された後、プランジャ14を使用して、その溶融した材料を、物体、部品又は構成片へと成形するために、容器20から金型16へと押し出すことができる。溶融可能材料が合金(例えばアモルファス合金)である場合において、金型16は、成形されたバルクアモルファス合金の物体、部品又は構成片を形成するように構成されている。金型16は、それを通じて溶融した材料を受容するための入口を有する。容器20の出口と金型16の入口は、一線上かつ水平軸上に設けることができ、これによりプランジャロッド14は、容器の本体22を通じて水平方向に動き、溶融した材料を、金型16の入口を介して金型内に射出する。   After the material is melted in the container 20, the plunger 14 can be used to push the molten material from the container 20 into the mold 16 for molding into an object, part or component. In the case where the meltable material is an alloy (eg, an amorphous alloy), the mold 16 is configured to form a shaped bulk amorphous alloy object, part or component. Mold 16 has an inlet for receiving molten material therethrough. The outlet of the container 20 and the inlet of the mold 16 can be provided on a single line and on a horizontal axis so that the plunger rod 14 moves horizontally through the body 22 of the container, allowing the molten material to move into the mold 16. Injection into the mold through the entrance.

前述のように、金属又は合金などの材料を成形するのに使用される射出成形システム10のようなシステムは、金型又はダイ型穴内に溶融した材料を押し出す際、真空を利用することができる。射出成形システム10は、少なくとも溶融ゾーン12及び金型16に真空圧を適用するように構成された少なくとも1つの真空源38又はポンプを更に含み得る。この真空圧は、内部の材料を溶融し、移動又は移送し、かつ成形するのに使用される射出成形システム10の少なくとも部品に適用され得る。例えば、容器20、移送スリーブ30、及びプランジャロッド14は、すべて真空圧下であってよく、及び/又は真空チャンバ内に封入されていてもよい。   As mentioned above, systems such as the injection molding system 10 used to mold materials such as metals or alloys can utilize a vacuum when extruding molten material into a mold or die mold hole. . The injection molding system 10 may further include at least one vacuum source 38 or pump configured to apply vacuum pressure to at least the melt zone 12 and the mold 16. This vacuum pressure can be applied to at least parts of the injection molding system 10 used to melt, move or transfer and mold the internal material. For example, the container 20, transfer sleeve 30, and plunger rod 14 may all be under vacuum pressure and / or enclosed within a vacuum chamber.

一実施形態において、金型16は、材料を成形する際にその中の真空圧を調節するように構成された封入構造である真空金型である。例えば、一実施形態において、真空金型16は、互いに対して隣接して(それぞれ)配置された、第1プレート(「A」金型又は「A」プレートとも呼ばれる)、第2プレート(「B」金型又は「B」プレートとも呼ばれる)を含む。第1プレートと第2プレートは一般にそれぞれ、それらの間で溶融した材料を成形するために、それぞれに伴う型穴を有する。この型穴は、注入スリーブ又は移送スリーブ30を介してその間に受容される溶融した材料を成形するように構成されている。型穴には、その中で部品を形成及び成形するための部品型穴が含まれ得る。   In one embodiment, the mold 16 is a vacuum mold that is an encapsulating structure configured to adjust the vacuum pressure therein as the material is molded. For example, in one embodiment, the vacuum mold 16 is a first plate (also referred to as an “A” mold or “A” plate), a second plate (“B”), disposed adjacent to each other (respectively). Also called “die” or “B” plate). Each of the first plate and the second plate generally has a mold cavity associated therewith to mold the molten material therebetween. The mold cavity is configured to mold the molten material received therebetween through the infusion sleeve or transfer sleeve 30. The mold cavity can include a part mold cavity for forming and molding a part therein.

一般に、第1プレートは、移送スリーブ30に接続することができる。一実施形態により、プランジャロッド14は、溶融した材料を、容器20から、移送スリーブ30を介して、金型16へと移動させるように構成されている。移送スリーブ30(時に、当該技術分野及び本明細書においてショットスリーブ、コールドスリーブ又は注入スリーブと呼ばれる)は、溶融ゾーン12と金型16との間に提供され得る。移送スリーブ30は開口部を有し、開口部は、これを通じて溶融した材料を受容し、かつ(プランジャ14を用いて)金型16へと移送するように構成されている。この開口部は、水平軸(例えばX軸)に沿って水平方向に設けられ得る。移送スリーブは、コールドチャンバである必要はない。一実施形態において、少なくともプランジャロッド14、容器20(例えばその受容部分又は溶融部分)、及び移送スリーブ30の開口部は、一線上かつ水平軸上に設けられ、これによりプランジャロッド14は、溶融した材料を移送スリーブ30の開口部内に移動させる(及び、その後、通過させる)ために、容器20を通って水平方向に移動できる。   In general, the first plate can be connected to the transfer sleeve 30. According to one embodiment, the plunger rod 14 is configured to move molten material from the container 20 through the transfer sleeve 30 to the mold 16. A transfer sleeve 30 (sometimes referred to in the art and herein as a shot sleeve, cold sleeve or injection sleeve) may be provided between the melting zone 12 and the mold 16. The transfer sleeve 30 has an opening that is configured to receive molten material therethrough and transfer (using the plunger 14) to the mold 16. The opening may be provided in the horizontal direction along the horizontal axis (for example, the X axis). The transfer sleeve need not be a cold chamber. In one embodiment, at least the plunger rod 14, the container 20 (e.g., the receiving or melting portion thereof), and the opening of the transfer sleeve 30 are provided on a line and on a horizontal axis so that the plunger rod 14 has melted. The material can be moved horizontally through the container 20 to move the material into the opening of the transfer sleeve 30 (and then pass through).

溶融した材料は、移送スリーブ30を通って水平方向に押され、入口(例えば第1プレート内)を介し、第1プレートと第2プレートとの間を通って型穴内に入る。材料の成形中、少なくとも第1プレート及び第2プレートは、その間にある材料(例えばアモルファス合金)の少なくとも酸素及び窒素への曝露を実質的に排除するように構成されている。具体的には、プレート及び型穴の中から、大気空気が実質的に排除されるよう、真空が適用される。真空ラインに接続された少なくとも1つの真空源38を使用して、真空金型16の内部に真空圧を適用する。例えば、システムの真空圧又は真空レベルは、溶融及びその後の成形サイクル中において、13.3〜0.013Pa(1×10-1〜1×10-4Torr)に維持され得る。別の実施形態において、この真空レベルは、溶融及び成形サイクル中において、1.3〜0.013Pa(1×10-2〜約1×10-4Torr)に維持される。もちろん、他の圧力レベル又は範囲、例えば、0.013μPa(1×10-9Torr)〜約0.13Pa(1×10-3Torr)、及び/又は0.13Pa(1×10-3Torr)〜約13.3Pa(0.1Torr)も使用することができる。真空イジェクタ機構(図示なし)は、金型16の第1プレートと第2プレートとの間の型穴から、成形された(アモルファス合金)材料(又は成形された部分)を取り出すように構成されている。この取り出し機構は、成形された材料又は部品を外すために作動するように構成された作動機構(図示なし)に関連付けられている又は接続される(例えば、少なくともプレートの間の真空が解除された後、第1部品及び第2部品が互いから相対的に離れるよう水平方向に動いた後に)。   The molten material is pushed horizontally through the transfer sleeve 30 and enters the mold cavity through the inlet (eg, in the first plate), between the first plate and the second plate. During molding of the material, at least the first plate and the second plate are configured to substantially eliminate exposure of the material in between (eg, an amorphous alloy) to at least oxygen and nitrogen. Specifically, a vacuum is applied so that atmospheric air is substantially excluded from within the plate and mold cavity. A vacuum pressure is applied inside the vacuum mold 16 using at least one vacuum source 38 connected to a vacuum line. For example, the vacuum pressure or vacuum level of the system can be maintained at 13.3 to 0.013 Pa (1 x 10-1 to 1 x 10-4 Torr) during melting and subsequent molding cycles. In another embodiment, the vacuum level is maintained between 1.3 and 0.013 Pa (1 × 10 −2 to about 1 × 10 −4 Torr) during the melting and molding cycle. Of course, other pressure levels or ranges, for example, 0.013 μPa (1 × 10 −9 Torr) to about 0.13 Pa (1 × 10 −3 Torr), and / or 0.13 Pa (1 × 10 −3 Torr) to about 13 .3 Pa (0.1 Torr) can also be used. The vacuum ejector mechanism (not shown) is configured to remove the molded (amorphous alloy) material (or molded part) from the mold cavity between the first plate and the second plate of the mold 16. Yes. This removal mechanism is associated with or connected to an actuating mechanism (not shown) configured to actuate to remove the molded material or part (eg, at least the vacuum between the plates is released) After, after the first part and the second part have moved horizontally away from each other).

装置10には、任意の数又はタイプの金型を採用することができる。例えば、第1プレートと第2プレートとの間及び/又は隣に任意の数のプレートを設けて、金型を形成することができる。例えば「A」シリーズ、「B」シリーズ、及び/又は「X」シリーズの金型として知られる金型を、射出成形システム/装置10に設けることができる。   The apparatus 10 can employ any number or type of molds. For example, an arbitrary number of plates may be provided between and / or next to the first plate and the second plate to form a mold. For example, molds known as “A” series, “B” series, and / or “X” series molds may be provided in the injection molding system / apparatus 10.

溶融される材料を均一に加熱し、このような射出成形装置10の中にある溶融した材料の温度を維持することが、均一に成形された部品を形成するのに役立つ。単に例示目的のため、本開示全体で、溶融される材料は、固体状態の原材料であるインゴット25の形態であるものとして説明及び図示される。ただし、溶融される材料は、固体状態、半固体状態、予熱されたスラリー、粉末、ペレットなどの形態で、射出成形システム又は装置10内に受容されてもよく、材料の形態は限定されないことに注意されたい。本開示に従い、そのようなシステム内で溶融されている及び/又は溶融した材料を収容するため、少なくとも1つのゲートがこの装置内に設けられる。このゲートは、溶融した材料を装置の溶融ゾーン内に閉じ込め、熱損失を最小限に抑えるように構成されている。加えて、溶融した材料は、過剰に混ざりすぎないよう、又は急激に冷えすぎないように、溶融ゾーンに保持される必要がある。   Heating the molten material uniformly and maintaining the temperature of the molten material in such an injection molding apparatus 10 helps to form a uniformly molded part. For illustrative purposes only, throughout the present disclosure, the material to be melted is described and illustrated as being in the form of an ingot 25 that is a solid state raw material. However, the material to be melted may be received in the injection molding system or apparatus 10 in the form of a solid state, semi-solid state, preheated slurry, powder, pellets, etc., and the form of the material is not limited. Please be careful. In accordance with the present disclosure, at least one gate is provided in the apparatus for receiving molten and / or molten material in such a system. The gate is configured to confine the molten material within the melting zone of the device and minimize heat loss. In addition, the molten material needs to be held in the melting zone so that it does not mix too much or cool too quickly.

インラインでかつ水平方向に配置される射出成形装置10において、電力入力の大半を溶融のための材料に適用するために、誘導コイル26に隣接する溶融ゾーン12内に材料を収容することが、各サイクルで一貫した溶融を行うために効果的である(例えば、溶融した材料の流れを容器20の取り出し経路に向ける、及び/又は取り出し経路から出すのに比べて)。   In an injection molding apparatus 10 that is arranged inline and horizontally, each material can be accommodated in the melting zone 12 adjacent to the induction coil 26 in order to apply most of the power input to the material for melting. It is effective to provide consistent melting in the cycle (eg, as opposed to directing and / or exiting the molten material stream to and from the removal path of the container 20).

したがって、本開示は、射出成形装置/機器の少なくとも誘導/溶融ゾーン内に、少なくとも1つのゲートを必要とし、これに対処するためのいくつかの異なる概念を提示する。溶融ゾーン内に溶融物を収容するゲートなしでは、溶融される材料(又は溶融した材料)は、溶融源(例えば誘導場)の範囲を超えて延伸し移動する傾向があり、温度の損失、(例えば、溶融物を溶融させ、又は溶融物の温度を維持するために)必要な電力入力要件の増大、及び形成又は成形された部品の品質低下を引き起こすことが分かっている。開示及び図示されているゲートの実施形態では更に、加熱及び溶融プロセス中に、装置の他の部分の機能を妨げることなく(例えば、プランジャ機能と、プロセス中に十分な真空を生じさせる能力を維持する)、及び/又は機械の信頼性に影響を与えることなく、溶融される材料が確実に収容されるようにする。この実施形態は、溶融プロセス中に材料を閉じ込め(例えば、誘導源26からの無線周波数を適用するために)、また、この材料が溶融される間の安定状態の温度分布を促す。   Accordingly, the present disclosure requires at least one gate in at least the induction / melting zone of the injection molding apparatus / equipment and presents several different concepts to address this. Without a gate containing the melt in the melting zone, the material to be melted (or melted material) tends to stretch and move beyond the range of the melting source (eg induction field), loss of temperature It has been found to cause increased power input requirements and reduced quality of formed or molded parts (for example, to melt the melt or maintain the temperature of the melt). The disclosed and illustrated gate embodiments further maintain the function of the rest of the apparatus during the heating and melting process (eg, the plunger function and the ability to generate sufficient vacuum during the process). And / or ensure that the material to be melted is contained without affecting the reliability of the machine. This embodiment confines the material during the melting process (eg, to apply a radio frequency from the induction source 26) and facilitates a steady state temperature distribution while the material is melted.

射出成形装置10内の材料としてBMGを使用した場合、本明細書に開示されているように少なくとも1つのゲートを用いることによって、高い弾性限界、耐腐食性、及び低密度を備えた材料をもたらし、また費用効率が良い。   When BMG is used as the material in the injection molding apparatus 10, the use of at least one gate as disclosed herein results in a material with high elastic limit, corrosion resistance, and low density. Also cost effective.

ゲートは、無線周波数透過性材料(例えば、これにより、熱源/誘導源26からの誘導電流又は無線周波数がゲートを加熱しない)を含むがこれに限定されない任意の材料で製造することができる。この材料は、気体、流体又はその他の手段により温度を制御することができるような材料であり得る。例えば、ゲートを形成するのに使用可能なそのような例示的な材料は、金属(例えば銅)、ガラス、セラミック、又は任意の他の材料であり得る。一実施形態において、このゲートは、銅又は銅合金などの、小さな外皮厚さを備えた高導電性金属で作製することができる。ゲートはまた、磁性材料、セラミック、非磁性材料、絶縁体又はその他の材料でコーティングすることもできる。   The gate can be made of any material including, but not limited to, a radio frequency transmissive material (eg, thereby induced current from the heat source / induction source 26 or radio frequency does not heat the gate). This material can be a material whose temperature can be controlled by gas, fluid or other means. For example, such exemplary materials that can be used to form the gate can be metal (eg, copper), glass, ceramic, or any other material. In one embodiment, the gate can be made of a highly conductive metal with a small skin thickness, such as copper or a copper alloy. The gate can also be coated with magnetic material, ceramic, non-magnetic material, insulator or other material.

更に、ゲートの本体は、全体が同じ材料で作製されている必要はないことに注意されたい。例えば、ゲートには、耐熱性であるように構成された、及び/又は溶融中に材料に損傷を与えずにこれを収容するように構成された、1つ以上の材料から作製される先端が含まれていてよく、ゲートの本体は、別の材料で作製されていてもよい。   Furthermore, it should be noted that the gate body need not be made entirely of the same material. For example, the gate has a tip made from one or more materials configured to be heat resistant and / or configured to accommodate the material without damaging the material during melting. It may be included and the body of the gate may be made of another material.

本明細書で開示されている実施形態において、例えば、各ゲートは第1(閉)位置及び第2(開)位置に移動可能である。ゲートは、容器20の取り出し経路内への侵入を制限し、かつ、材料の溶融中に、溶融可能な形態の材料を容器20内に収容する第1位置と、取り出し経路を通って、溶融した形態の材料の移動を可能にする第2位置との間で、移動するように構成されている。装置10は材料を溶融するように構成され、このゲートは、材料の溶融及び形成/鋳造成形中に、装置10が真空下に維持できるように構成されている。   In the embodiments disclosed herein, for example, each gate is movable to a first (closed) position and a second (open) position. The gate limited the penetration of the container 20 into the take-out path and melted through the take-out path and the first position for accommodating the meltable form of material in the container 20 during the melting of the material. It is configured to move between a second position that allows movement of the form material. Device 10 is configured to melt the material, and the gate is configured so that device 10 can be maintained under vacuum during material melting and forming / casting.

単ゲート(例えば、溶融段階でプランジャ14がインゴットに接触している)(例えば図4〜14を参照)及びデュアルゲートシステム(例えば図15〜16を参照)両方の例示的な実施形態が下記に更に説明される。単ゲートシステムとして採用される一実施形態において、例えば、プランジャ14は、容器20内の取り出し経路の相対する側を制限し、かつ材料の溶融中に、溶融可能な形態の材料を容器20内に収容するよう、構成することができる。プランジャ14はまた、溶融後にゲートが第2位置(開位置)に移動したときに、溶融した形態の材料を容器20の取り出し経路を通って、金型16内に移動させるように更に構成することができる。例えば、プランジャ14の先端は、高温に耐え、溶融物からの高温と最小限の熱損失を可能にする材料(例えばセラミックなど)から形成することができる。一実施形態において、プランジャ先端は、溶融中及び/又はいったん金型内に入ると、液冷/空冷により冷却して、固化を促進させることができる。例えば、プランジャを備えた単ゲートを用いることにより、密封箇所の少ない単純な設計が得られる。別の方法としては、デュアルゲートシステムにより、溶融段階中にゲートを加熱させることができる。そのような構成により、プランジャ14の先端は冷えたままに保つことができ、溶融段階中(材料の加熱中)に溶融ゾーン12から安全に引き戻すことができる。ゲートを第2位置に引き戻した後、プランジャ14を溶融した材料に接触させることができ、この溶融物を冷却してから金型16に挿入することができる。   Exemplary embodiments of both a single gate (eg, the plunger 14 is in contact with the ingot during the melt stage) (see, eg, FIGS. 4-14) and a dual gate system (see, eg, FIGS. 15-16) are described below. Further explained. In one embodiment employed as a single gate system, for example, the plunger 14 restricts the opposite side of the take-out path in the container 20 and, during the melting of the material, a meltable form of material into the container 20. Can be configured to accommodate. The plunger 14 may also be further configured to move the molten form of material through the removal path of the container 20 and into the mold 16 when the gate is moved to the second position (open position) after melting. Can do. For example, the tip of the plunger 14 can be formed of a material (eg, ceramic) that can withstand high temperatures and allow high temperatures and minimal heat loss from the melt. In one embodiment, the plunger tip can be cooled by liquid / air cooling during melting and / or once in the mold to facilitate solidification. For example, by using a single gate with a plunger, a simple design with few sealing points can be obtained. Alternatively, the gate can be heated during the melting phase by a dual gate system. With such a configuration, the tip of the plunger 14 can be kept cool and can be safely pulled back from the melting zone 12 during the melting phase (heating the material). After the gate is pulled back to the second position, the plunger 14 can be brought into contact with the molten material and the melt can be cooled before being inserted into the mold 16.

図4〜16の図示されている実施形態それぞれにおいて、容器20は水平軸(X軸)に沿って配置されており、溶融した形態の材料の移動は、取り出し経路を通って(例えばプランジャ14を使って)導かれる際に水平方向であるよう、容器20は水平軸に沿って配置される。容器20の少なくとも一部分は、材料を加熱して溶融するよう配置及び構成されているコイル形状の誘導源26で取り囲まれている。単に例示目的のため、容器20の図示像は、U字形ボート/容器のX軸に沿った断面図であり、溶融される材料を(例えばインゴットの形態で)内部に受容するための溶融部分24を有する。例えば、図14に示す俯瞰図は、図中に示されるU字形容器の一例を詳細に表している。ただし、この図示されている形状は、限定することを意図するものではない。   In each of the illustrated embodiments of FIGS. 4-16, the container 20 is positioned along a horizontal axis (X-axis), and movement of the molten form of material through the removal path (eg, the plunger 14). The container 20 is positioned along the horizontal axis so that it is horizontal when guided. At least a portion of the container 20 is surrounded by a coil-shaped induction source 26 that is arranged and configured to heat and melt the material. For illustrative purposes only, the illustrated image of the container 20 is a cross-sectional view along the X-axis of the U-boat / container, and the molten portion 24 for receiving the material to be melted therein (eg, in the form of an ingot). Have For example, the overhead view shown in FIG. 14 shows an example of the U-shaped container shown in the drawing in detail. However, this illustrated shape is not intended to be limiting.

更に、各実施形態には、容器20の少なくとも一部分を取り囲むよう配置されたスリーブ42が含まれる。スリーブ42は、容器20と共に水平方向に(すなわちX軸に沿って)延在する。スリーブ42は、任意の材料で作製され、任意の形状で提供することができ、限定することを意図するものではない。例えば、スリーブ42は、形成された石英チューブであり得る。スリーブ42は、容器20の外側を取り囲んで配置され、これにより真空を適用することができ、溶融プロセスを真空下に実施することができる。スリーブ42は、ゲート40を第1(閉)位置及び第2(開)位置に配置できるように構成されている。   In addition, each embodiment includes a sleeve 42 that is positioned to surround at least a portion of the container 20. The sleeve 42 extends horizontally with the container 20 (ie, along the X axis). The sleeve 42 can be made of any material, provided in any shape, and is not intended to be limiting. For example, the sleeve 42 can be a formed quartz tube. The sleeve 42 is placed around the outside of the container 20 so that a vacuum can be applied and the melting process can be carried out under vacuum. The sleeve 42 is configured so that the gate 40 can be disposed at the first (closed) position and the second (open) position.

また、作動機構は、この第1位置と第2位置との間でゲートを選択的に移動させるよう各ゲートと関連付けられている。任意の種類の作動機構を使用することができ、及び/又は制御することができる(例えばコントローラによって)。本明細書に開示されているゲートの実施形態に使用可能な作動機構のいくつかの例としては、空圧ピストン、液圧ピストン、ソレノイド、及び/又はサーボモータが挙げられる。ゲートは、直接シャフト、磁石、重力、又はその他の装置を用いて制御することができる。ゲートを第1位置と第2位置に向かって及びこれらの間で動かすのに使用される作動機構の種類は、限定することを意図するものではない。   An actuating mechanism is associated with each gate to selectively move the gate between the first position and the second position. Any type of actuation mechanism can be used and / or controlled (eg, by a controller). Some examples of actuation mechanisms that can be used in the gate embodiments disclosed herein include pneumatic pistons, hydraulic pistons, solenoids, and / or servo motors. The gate can be controlled using a direct shaft, magnet, gravity, or other device. The type of actuation mechanism used to move the gate toward and between the first and second positions is not intended to be limiting.

ここで図を参照し、図4及び5は、射出成形システム10内の容器20と関連付けられているゲート40の一実施形態の詳細断面図を、それぞれ第1位置及び第2位置にある状態で示す。この実施形態において、スリーブ42は、それ自体から延出する突出部44を含み、この内部でゲートが第1位置及び第2位置に(延伸し及び引き戻して)動くように構成されている。突出部44は、ゲート40の少なくとも一部が容器20の本体内に移動し、その溶融部分24に接触することができるように配置される。突出部44は、ゲート40がU字形容器20の上部分内に入り込めるように、スリーブ42上に配置される。より具体的には、ゲート40は、容器20に対してある角度で取り付けられた直線状の作動ゲートである。スリーブ42の突出部44は、容器20の軸(X軸上)に対して角度αで配置された軸A−A上に、斜めに取り付けられる。よって、ゲート40は、軸A−Aに沿って直線状に、第1位置と第2位置との間で、容器に対して斜め方向に動くように構成されている。一実施形態において、突出部44は、スリーブ42に対して約15〜約90度の角度αで提供することができ、これによってゲート40は、容器20に対して同様の角度で配置される。ただし、ゲート40の取り付け角度は、限定することを意図するものではない。   Referring now to the drawings, FIGS. 4 and 5 show detailed cross-sectional views of one embodiment of a gate 40 associated with a container 20 in an injection molding system 10 in a first position and a second position, respectively. Show. In this embodiment, the sleeve 42 includes a protrusion 44 extending from itself, within which the gate is configured to move (stretched and pulled back) to a first position and a second position. The protrusion 44 is arranged such that at least a portion of the gate 40 can move into the body of the container 20 and contact the melted portion 24 thereof. The protrusion 44 is disposed on the sleeve 42 so that the gate 40 can enter into the upper portion of the U-shaped container 20. More specifically, the gate 40 is a linear actuating gate attached at an angle to the container 20. The protruding portion 44 of the sleeve 42 is attached obliquely on an axis A-A arranged at an angle α with respect to the axis of the container 20 (on the X axis). Therefore, the gate 40 is configured to move in an oblique direction with respect to the container between the first position and the second position in a straight line along the axis AA. In one embodiment, the protrusion 44 can be provided at an angle α of about 15 to about 90 degrees with respect to the sleeve 42 such that the gate 40 is positioned at a similar angle with respect to the container 20. However, the mounting angle of the gate 40 is not intended to be limited.

一実施形態において、突出部44が容器に対して提供される角度αは、約90度であり、すなわち、ゲートは、これが第1位置と第2位置との間を移動するときに、容器に対して垂直方向に移動するように構成されている。角度を約90度とすることにより、容器の長さ(水平/長手方向)を短くすることができ、これにより、溶融した材料の望ましくない冷却を低減するのに役立ち、これによって材料の鋳造品質が改善される。   In one embodiment, the angle α at which the protrusion 44 is provided to the container is approximately 90 degrees, ie, the gate is in the container as it moves between the first position and the second position. It is configured to move in the vertical direction. By making the angle about 90 degrees, the length of the container (horizontal / longitudinal) can be shortened, which helps to reduce the undesirable cooling of the molten material, and thereby the casting quality of the material Is improved.

ゲート40には、溶融プロセス中に溶融した及び/又は溶融状態にある材料の移動を制限するように構成された接触表面(又は先端)46が含まれる。この先端は、本体に対してある角度で提供され得る。例えば、第1位置において、ゲートの先端46は、容器20の溶融部分24に対して垂直に延在するように構成することができる。この接触表面又は先端46は、ゲート40の本体に類似の材料、又は異なる材料で、形成することができる。ゲート40を形成するには、任意の数の材料を使用することができる。ゲート40は、上述したように、作動機構又は装置(図示なし)によって、第1位置(図4)又は第2位置(図5)に移動される。例えば、溶融の前に、ゲート40を図4の第1(閉)位置に配置(又は必要に応じて移動)することができる。ゲート40は、溶融される材料(インゴット25)を容器20に挿入する前又は後に、第1位置に提供することができる。ゲート40は溶融プロセスの間、適所に留まって、材料の溶融中に溶融可能な形態の材料を容器20内に閉じ込め、望ましい温度/安定状態/溶融した材料が達成されたら、ゲート40を作動させて、図5に示すように第2(開)位置に移動させ、これにより溶融形態にある材料を、容器20の取り出し経路を通って金型16内へと移動させることが可能になる。したがって、ゲート40の構成は、第1位置と第2位置との間での、及びこれらの位置への中断されない移動をもたらすように設計される。ゲート40は、溶融プロセス中に、誘導コイル場/溶融ゾーン12内に、溶融されている材料を維持することができる(例えば、容器の相対する側、又は端部にあるプランジャ14と共に)。   The gate 40 includes a contact surface (or tip) 46 configured to limit the movement of material that has been melted and / or in a molten state during the melting process. This tip can be provided at an angle to the body. For example, in the first position, the gate tip 46 can be configured to extend perpendicular to the melted portion 24 of the container 20. This contact surface or tip 46 can be formed of a similar material to the body of the gate 40 or a different material. Any number of materials can be used to form the gate 40. As described above, the gate 40 is moved to the first position (FIG. 4) or the second position (FIG. 5) by an operating mechanism or device (not shown). For example, the gate 40 can be placed (or moved as needed) in the first (closed) position of FIG. 4 prior to melting. The gate 40 can be provided in the first position before or after the material to be melted (ingot 25) is inserted into the container 20. The gate 40 remains in place during the melting process to confine the meltable form of material in the container 20 during the melting of the material, and when the desired temperature / stable / molten material is achieved, the gate 40 is activated. Then, as shown in FIG. 5, it is moved to the second (open) position, so that the material in the molten form can be moved into the mold 16 through the take-out path of the container 20. Accordingly, the configuration of the gate 40 is designed to provide uninterrupted movement between and to the first and second positions. The gate 40 can maintain the molten material in the induction coil field / melting zone 12 during the melting process (eg, with the plunger 14 on the opposite side or end of the container).

一実施形態により、ゲート40は、(例えば溶融プロセス中に)温度制御又は冷却が可能な本体及び/又は先端46を含むように構成することができる。ゲートは、連続的又は断続的に、伝導、対流、気体、又は流体により冷却することができる。一実施形態において、図4に示すように、容器内に受容した材料の溶融中にゲート(又はその先端)の温度を調節するために(例えばゲート及び/又はその先端を強制的に冷却するため)、1つ以上の温度調節管48をゲート内に設け、液体(例えば水又はその他の流体)を内部に流すように構成することができる。この管は、ゲート又はゲート先端自体が過熱して溶融するのを防ぐのに役立つことができる。この管は、容器内の液体の流れを誘導するように構成された冷却システムに接続することができる。この管は、液体又は流体が通過して流れるための1つ以上の入口と出口を含み得る。この管の入口及び出口は、任意の数の方法で構成することができ、限定することを意図したものではない。この管の数、配置及び/又は方向は限定されるべきではない。ゲートが第1(閉)位置にあってインゴットを溶融するため溶融中に収容するとき、及び/又は、誘導源26が通電しているときに、冷却液又は流体が、溶融可能材料の溶融中に管内を通って流れるように構成することができる。   According to one embodiment, the gate 40 can be configured to include a body and / or tip 46 that can be temperature controlled or cooled (eg, during the melting process). The gate can be cooled continuously, intermittently by conduction, convection, gas, or fluid. In one embodiment, as shown in FIG. 4, to adjust the temperature of the gate (or its tip) during the melting of the material received in the container (eg, to force the gate and / or its tip to cool). ) One or more temperature control tubes 48 may be provided in the gate and configured to allow liquid (eg, water or other fluid) to flow through it. This tube can help to prevent the gate or gate tip itself from overheating and melting. This tube can be connected to a cooling system configured to direct the flow of liquid in the container. The tube may include one or more inlets and outlets for liquid or fluid to flow through. The inlet and outlet of the tube can be configured in any number of ways and is not intended to be limiting. The number, arrangement and / or orientation of the tubes should not be limited. When the gate is in the first (closed) position and the ingot is accommodated during melting and / or when the induction source 26 is energized, the coolant or fluid is melting the meltable material. It can be configured to flow through the tube.

図6及び7はそれぞれ、別の実施形態による、それぞれ第1位置及び第2位置での、射出成形システム10の容器20と関連付けられているゲート50の詳細な斜視断面図を示す。この実施形態において、ゲート50の侵入及び相対的な移動は、スリーブ42の外側で達成される。より具体的には、ゲート50は移送スリーブ30を通って延伸することにより容器20に入り、及び容器20の取り出し経路に入るように構成され、これによって、少なくともその先端54が、溶融中の材料に接触しこれを保持するように設けられる。移送スリーブ30には封止部が含まれ得、これにより使用中に、溶融ゾーン12が真空密閉状態を維持する。ゲート50は、内部で第1及び第2位置に(前進及び後退)動くように構成されている。ゲート50は、容器20に対してある角度βで取り付けられた直線状の作動ゲートである。より具体的には、ゲート50は、容器20の軸(X軸上)に対してある角度で配置された軸B−B上に、斜めに取り付けられる。よって、ゲート50は、軸B−Bに沿って直線状に、第1位置と第2位置との間で、容器に対して斜め方向に動くように構成されている。一実施形態において、ゲート50は、スリーブ42及び/又は容器20に対して、約30〜約90度の角度βで設けられてもよい。一実施形態において、角度βは約45度である。一実施形態において、誘導ゾーン又は溶融ゾーン12内の到達範囲は、ゲート50の設置角度によって異なり得る。ただし、ゲート50の取り付け角度は、限定することを意図するものではない。   6 and 7 each show a detailed perspective cross-sectional view of the gate 50 associated with the container 20 of the injection molding system 10 in a first position and a second position, respectively, according to another embodiment. In this embodiment, penetration and relative movement of the gate 50 is accomplished outside the sleeve 42. More specifically, the gate 50 is configured to enter the container 20 by extending through the transfer sleeve 30 and to enter the removal path of the container 20 so that at least its tip 54 is in the molten material. It is provided so that it may touch and hold this. The transfer sleeve 30 may include a seal, which maintains the melt zone 12 in a vacuum-tight state during use. The gate 50 is configured to move internally (forward and backward) to first and second positions. The gate 50 is a linear actuating gate attached to the container 20 at an angle β. More specifically, the gate 50 is attached obliquely on an axis BB arranged at an angle with respect to the axis of the container 20 (on the X axis). Therefore, the gate 50 is configured to move in an oblique direction with respect to the container between the first position and the second position in a straight line along the axis BB. In one embodiment, the gate 50 may be provided at an angle β of about 30 to about 90 degrees with respect to the sleeve 42 and / or the container 20. In one embodiment, the angle β is about 45 degrees. In one embodiment, the reach within the induction zone or melting zone 12 may vary depending on the installation angle of the gate 50. However, the mounting angle of the gate 50 is not intended to be limited.

ゲート50には、本体52と、溶融プロセス中に溶融した及び/又は溶融状態にある材料の移動を制限するように構成された接触表面(又は先端)54とが含まれる。この先端は、本体に対してある角度で提供され得る。例えば、第1位置において、ゲートの先端54は、容器20の溶融部分24に対して垂直に延在するように構成することができる。図6及び7において、接触表面又は先端54は、ゲート54の本体52とは異なる材料で形成される。例えば、本体52は銅材料で作製することができ、先端54はセラミック材料で作製される。ゲート50を形成するには、任意の数の材料を使用することができる。ゲート50は、上述したように、作動機構又は装置56によって、第1位置(図6)又は第2位置(図6)に移動される。例えば、作動機構56には、第1位置及び第2位置に向かって又はこれらの間でゲート50を移動させるための空圧ピストンが含まれ得る。溶融の前に、ゲート50を図6の第1(閉)位置に配置(又は必要に応じて移動)することができる。ゲート50は、溶融される材料(インゴット25)を容器20に挿入する前又は後に、第1位置に提供することができる。ゲート50は溶融プロセスの間、適所に留まって、材料の溶融中に溶融可能な形態の材料を容器20内に閉じ込め、望ましい温度/安定状態/溶融した材料が達成されたら、ゲート50を作動させて、図7に示すように第2(開)位置に移動させ、これにより溶融形態にある材料を、容器20の取り出し経路を通って、移送スリーブ30を通り、金型16内へと移動させることが可能になる。したがって、ゲート50の構成は、第1位置と第2位置との間での、及びこれらの位置への中断されない移動をもたらすように設計される。ゲート50は、溶融プロセス中に、誘導コイル場/溶融ゾーン12内に、溶融されている材料を維持することができる(例えば、容器の相対する側、又は端部にあるプランジャ14と共に)。これには、スリーブ42の再構成又は変更を必要としない。ゲート50はスリーブ42の単純な設計を維持し(図4に示される突出部44などの突出部を形成する必要なしに)、溶融ゾーン12に隣接して設けられる、統合が容易な作動機構をもたらす。   The gate 50 includes a body 52 and a contact surface (or tip) 54 configured to limit the movement of material that is molten and / or in a molten state during the melting process. This tip can be provided at an angle to the body. For example, in the first position, the gate tip 54 can be configured to extend perpendicular to the melted portion 24 of the container 20. 6 and 7, the contact surface or tip 54 is formed of a different material than the body 52 of the gate 54. For example, the body 52 can be made of a copper material and the tip 54 is made of a ceramic material. Any number of materials can be used to form the gate 50. The gate 50 is moved to the first position (FIG. 6) or the second position (FIG. 6) by the actuation mechanism or device 56 as described above. For example, the actuation mechanism 56 may include a pneumatic piston for moving the gate 50 toward or between the first and second positions. Prior to melting, the gate 50 can be placed (or moved as needed) in the first (closed) position of FIG. The gate 50 can be provided in the first position before or after the material to be melted (ingot 25) is inserted into the container 20. The gate 50 remains in place during the melting process to confine the meltable form of material in the container 20 during the melting of the material, and when the desired temperature / stable / molten material is achieved, the gate 50 is activated. Then, as shown in FIG. 7, the material is moved to the second (open) position, whereby the material in the molten form is moved through the take-out path of the container 20 through the transfer sleeve 30 and into the mold 16. It becomes possible. Accordingly, the configuration of the gate 50 is designed to provide uninterrupted movement between and to the first and second positions. The gate 50 can maintain the molten material in the induction coil field / melting zone 12 during the melting process (eg, with the plunger 14 on the opposite side or end of the container). This does not require reconfiguration or modification of the sleeve 42. The gate 50 maintains the simple design of the sleeve 42 (without the need to form a protrusion such as the protrusion 44 shown in FIG. 4) and provides an easily integrated actuation mechanism provided adjacent to the melting zone 12. Bring.

図8及び9はそれぞれ、一実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システム10において容器20と関連付けられている回転可能なゲート60の詳細断面図を示す。この実施形態において、スリーブ42にはそれ自体から延出する突出部45が含まれ、この内部でゲートの少なくとも一部分が第1位置及び第2位置に回転して移動するように構成されている。突出部45は、ゲート60がU字形容器20の上部分内にある本体を通ってここに入り込めるように、スリーブ42上に配置される。より具体的には、ゲート60は回転して作動するゲートである。スリーブ42の突出部45は、容器20の軸(X軸上)に対して垂直に配置される軸C−C(Y軸上)に、垂直に取り付けられる(例えば、X軸に対して90度の角度)。よって、ゲート60は容器20の軸(X軸)に対して垂直な軸(軸C−C)を中心に動くよう配置される。ゲート60は、第1又は第2位置に本体64を作動し移動させる(すなわち回転させる)ため、突出部45を通って垂直に延在する延長部62を含む。本体64は、その壁が、装置の溶融ゾーン内に溶融した材料を収容することにより、溶融している材料が取り出し経路を通って移動又は流出するのを防ぐように、形成される。本体64も、その中を貫通する開口部66を含む。例えば、一実施形態において、ゲート60はボールバルブの形状であり得る。開口部66により、溶融状態の材料が、容器の溶融部分24から、取り出し経路を通って、金型16内へと向かって/この内部に移動することが可能になる。一実施形態において、このゲートは流体により温度制御することができる。   8 and 9 show detailed cross-sectional views of the rotatable gate 60 associated with the container 20 in the injection molding system 10 in a first position and a second position, respectively, according to one embodiment. In this embodiment, the sleeve 42 includes a protrusion 45 extending from itself, in which at least a portion of the gate is configured to rotate and move to a first position and a second position. The protrusion 45 is disposed on the sleeve 42 so that the gate 60 can enter here through the body in the upper portion of the U-shaped container 20. More specifically, the gate 60 is a gate that operates by rotating. The protruding portion 45 of the sleeve 42 is vertically attached to an axis CC (on the Y axis) arranged perpendicular to the axis (on the X axis) of the container 20 (for example, 90 degrees with respect to the X axis). Angle). Therefore, the gate 60 is arranged to move about an axis (axis CC) perpendicular to the axis (X axis) of the container 20. The gate 60 includes an extension 62 that extends vertically through the protrusion 45 to actuate and move (ie, rotate) the body 64 to the first or second position. The body 64 is formed such that its walls contain molten material in the melting zone of the device, thereby preventing the molten material from moving or flowing out through the extraction path. The main body 64 also includes an opening 66 extending therethrough. For example, in one embodiment, the gate 60 may be in the shape of a ball valve. Opening 66 allows molten material to move from / to the molten portion 24 of the container, through the extraction path, into / into the mold 16. In one embodiment, the gate can be temperature controlled by a fluid.

ゲート60の本体64は、溶融プロセス中に溶融した及び/又は溶融状態にある材料の移動を制限するように構成されている。本体64は、延長部62と同じ又は異なる材料で形成することができる。ゲート60を形成するには、任意の数の材料を使用することができる。ゲート60は、上述したように、作動機構又は装置(図示なし)によって、第1位置(図8)又は第2位置(図8)に移動される。作動装置は、延長部を軸C−Cを中心に回転しながら移動させるように構成されている。例えば、溶融前に、ゲート60を図8の第1(閉)位置に配置(又は必要に応じて移動)し、これにより本体64が材料の移動を阻止するようにすることができる。ゲート60は、溶融される材料(インゴット25)を容器20に挿入する前又は後に、第1位置に提供することができる。ゲート60は溶融プロセスの間、適所に留まって、材料の溶融中に溶融可能な形態の材料を容器20内に閉じ込め、望ましい温度/安定状態/溶融した材料が達成されたら、ゲート60を作動させて、図9に示すように軸C−Cを中心に回転させて第2(開)位置に移動させ、これにより溶融形態にある材料を、開口部66から、容器20の取り出し経路を通って、金型16内へと移動させることが可能になる。ゲート60は、第1位置から第2位置へ90度回転するように構成されている。したがって、ゲート60の構成は、第1位置と第2位置との間での、及びこれらの位置への中断されない移動をもたらすように設計される。これは、第1位置と第2位置との間で90度の回転運動の利用をもたらす。これと共に使用される任意の密封は、損なわれる可能性が低い。ゲート60は、溶融プロセス中に、誘導コイル場/溶融ゾーン12内に、溶融されている材料を維持することができる(例えば、容器の相対する側又は端部にあるプランジャ14と共に)。一実施形態において、プランジャの先端は、溶融した材料を金型16内へ移動させるために開口部66を通って延在できるような寸法である。一実施形態において、このゲートは流体により温度制御することができる。   The body 64 of the gate 60 is configured to limit the movement of material that is melted and / or in a molten state during the melting process. The body 64 can be formed of the same or different material as the extension 62. Any number of materials can be used to form the gate 60. As described above, the gate 60 is moved to the first position (FIG. 8) or the second position (FIG. 8) by an operating mechanism or device (not shown). The actuating device is configured to move the extension while rotating about the axis CC. For example, before melting, the gate 60 can be placed (or moved as needed) in the first (closed) position of FIG. 8 so that the body 64 prevents movement of material. The gate 60 can be provided in the first position before or after the material to be melted (ingot 25) is inserted into the container 20. The gate 60 remains in place during the melting process, confining the meltable form of material in the container 20 during the melting of the material, and when the desired temperature / stable / molten material is achieved, the gate 60 is activated. Then, as shown in FIG. 9, it is rotated about the axis C-C and moved to the second (open) position, so that the material in the molten form is passed from the opening 66 through the take-out path of the container 20. , It can be moved into the mold 16. The gate 60 is configured to rotate 90 degrees from the first position to the second position. Thus, the configuration of the gate 60 is designed to provide uninterrupted movement between and to the first and second positions. This results in the use of a 90 degree rotational movement between the first position and the second position. Any seal used with this is unlikely to be compromised. The gate 60 can maintain the molten material within the induction coil field / melting zone 12 during the melting process (eg, with the plunger 14 on the opposite side or end of the container). In one embodiment, the tip of the plunger is dimensioned such that it can extend through the opening 66 to move the molten material into the mold 16. In one embodiment, the gate can be temperature controlled by a fluid.

図10及び11はそれぞれ、第1位置及び第2位置での、射出成形システム10の容器20と関連付けられている別の代替的ゲート70の詳細斜視図を示す。この実施形態において、スリーブ42は、図4及び5に示す突出部44と類似の突出部74を含み、これはスリーブから延出し、ゲートの少なくとも一部分が、内部において第1位置及び第2位置へと回転しながら動くことを可能にする。突出部74は、ゲート70の少なくとも一部(例えば先端76)が容器20の本体内で移動し、その溶融部分24に接触することができるように、配置される。突出部74は、ゲート70がU字形容器20の上部分内にある本体を通ってここに入り込めるように、スリーブ42上に配置される。より具体的には、ゲート70は、容器20に対してある角度で取り付けられた、回転して作動するゲートである。スリーブ42の突出部74は、容器20の軸(X軸上)に対して角度θで配置された軸D−D上に、斜めに取り付けられる。ゲート70は、軸A−Aに沿って第1位置と第2位置との間で容器に対して斜め方向に配置されるが、第1位置と第2位置との間で容器20に対して回転するように構成されている。一実施形態において、突出部74は、スリーブ42に対して約30〜90度の角度θで提供することができ、これによってゲート70は、容器20に対して同様の角度で配置される。別の実施形態において、突出部74は、容器20の軸(X軸)に対して角度θが約45度で配置される。ただし、ゲート70の取り付け角度は、限定することを意図するものではない。一実施形態において、このゲートは流体により温度制御することができる。   10 and 11 show detailed perspective views of another alternative gate 70 associated with the container 20 of the injection molding system 10 in a first position and a second position, respectively. In this embodiment, the sleeve 42 includes a protrusion 74 similar to the protrusion 44 shown in FIGS. 4 and 5, which extends from the sleeve and at least a portion of the gate is internally moved to a first position and a second position. It is possible to move while rotating. The protrusion 74 is positioned such that at least a portion of the gate 70 (eg, the tip 76) can move within the body of the container 20 and contact the melted portion 24 thereof. The protrusion 74 is disposed on the sleeve 42 so that the gate 70 can enter here through the body in the upper portion of the U-shaped container 20. More specifically, the gate 70 is a gate that rotates and is attached to the container 20 at an angle. The protrusion 74 of the sleeve 42 is attached obliquely on an axis DD arranged at an angle θ with respect to the axis of the container 20 (on the X axis). The gate 70 is disposed obliquely with respect to the container between the first position and the second position along the axis AA, but with respect to the container 20 between the first position and the second position. It is configured to rotate. In one embodiment, the protrusion 74 can be provided at an angle θ of about 30-90 degrees relative to the sleeve 42, whereby the gate 70 is positioned at a similar angle relative to the container 20. In another embodiment, the protrusion 74 is disposed at an angle θ of about 45 degrees with respect to the axis (X axis) of the container 20. However, the mounting angle of the gate 70 is not intended to be limited. In one embodiment, the gate can be temperature controlled by a fluid.

ゲート70には、溶融プロセス中に溶融した及び/又は溶融状態にある材料の移動を制限するように構成された接触表面(又は先端)76が含まれる。この先端は、本体に対してある角度で提供され得る。例えば、第1位置において、ゲートの先端76は、容器20の溶融部分24に対して垂直に延在するように構成することができる。ただし、ゲート70を回転させた後、先端76は、容器の溶融部分24に対して水平かつ平行に延在するように構成することができる。この接触表面又は先端76は、ゲート70の本体72に類似の材料、又は異なる材料で、形成することができる。ゲート70を形成するには、任意の数の材料を使用することができる。ゲート70は、上述したように、作動機構又は装置(図示なし)によって、第1位置(図10)又は第2位置(図11)に移動される。例えば、溶融の前に、ゲート70を図10の第1(閉)位置に配置(又は必要に応じて移動)することができる。ゲート70は、溶融される材料(インゴット25)を容器20に挿入する前又は後に、第1位置に提供することができる。ゲート70は溶融プロセスの間、適所に留まって、材料の溶融中に溶融可能な形態の材料を容器20内に閉じ込め、望ましい温度/安定状態/溶融した材料が達成されたら、ゲート70を作動させて回転させ、図11に示すように第2(開)位置に移動させ、これにより溶融形態にある材料を、容器20の取り出し経路を通って金型16内へと移動させることが可能になる。ゲート70は、第1位置から第2位置へ180度回転するように構成されている。したがって、ゲート70の構成は、第1位置と第2位置との間での、及びこれらの位置への中断されない移動をもたらすように設計される。これは、第1位置と第2位置との間で180度の回転運動の利用を提供する。これと共に使用される任意の密封は、損なわれる可能性が低い。ゲート70は、溶融プロセス中に、誘導コイル場/溶融ゾーン12内に、溶融されている材料を維持することができる(例えば、容器の相対する側、又は端部にあるプランジャ14と共に)。一実施形態において、プランジャの先端は、溶融した材料を金型16内へ移動させるために、ゲート70が第2位置にあるときに、先端76の下に延在できるような寸法である。一実施形態において、このゲートは流体により温度制御することができる。   The gate 70 includes a contact surface (or tip) 76 that is configured to limit the movement of molten and / or molten material during the melting process. This tip can be provided at an angle to the body. For example, in the first position, the gate tip 76 can be configured to extend perpendicular to the melted portion 24 of the container 20. However, after rotating the gate 70, the tip 76 can be configured to extend horizontally and parallel to the molten portion 24 of the container. This contact surface or tip 76 can be formed of a material similar to or different from the body 72 of the gate 70. Any number of materials can be used to form the gate 70. As described above, the gate 70 is moved to the first position (FIG. 10) or the second position (FIG. 11) by an operating mechanism or device (not shown). For example, the gate 70 can be placed (or moved as needed) in the first (closed) position of FIG. 10 prior to melting. The gate 70 can be provided in the first position before or after the material to be melted (ingot 25) is inserted into the container 20. The gate 70 remains in place during the melting process to confine the meltable form of material in the container 20 during the melting of the material and activate the gate 70 once the desired temperature / stable / molten material has been achieved. 11 and moved to the second (open) position, as shown in FIG. 11, so that the material in molten form can be moved into the mold 16 through the take-out path of the container 20. . The gate 70 is configured to rotate 180 degrees from the first position to the second position. Thus, the configuration of the gate 70 is designed to provide uninterrupted movement between and to the first and second positions. This provides for the use of 180 degrees of rotational motion between the first position and the second position. Any seal used with this is unlikely to be compromised. The gate 70 can maintain the molten material within the induction coil field / melting zone 12 during the melting process (eg, with the plunger 14 on the opposite side or end of the container). In one embodiment, the tip of the plunger is dimensioned so that it can extend under the tip 76 when the gate 70 is in the second position to move the molten material into the mold 16. In one embodiment, the gate can be temperature controlled by a fluid.

図12及び13はそれぞれ、別の実施形態による第1位置及び第2位置での、射出成形システム10において容器20と関連付けられているヒンジ式ゲート80の詳細断面図を示す。この実施形態において、スリーブ42は、容器20の少なくとも溶融部分24を取り囲む。ゲート80は、本体82と、第1と第2位置との間で回転するためのヒンジ84とを有する。ゲート80は、容器20に対して回転するように構成されている。より具体的には、ゲート80は重力作動ゲート(フラッパーなど)であるように構成され、これは、誘導ゾーン内で旋回し、その自重により第1(閉)位置に保持される。ゲート80は、(溶融プロセス後に容器の取り出し部分を通って前進してくる際に)溶融物が押し付けられる力によって、又は例えばプッシュロッドの力によって、その第2位置に移動するか、又は開くことができる。ゲート80を動かすのには、別の方法及び/又は部品、例えばロッド、磁石、及び/又はアクチュエータを、併用又は代替として使用することができる。一実施形態において、このゲートは流体により温度制御することができる。   12 and 13 show detailed cross-sectional views of the hinged gate 80 associated with the container 20 in the injection molding system 10 in a first position and a second position, respectively, according to another embodiment. In this embodiment, the sleeve 42 surrounds at least the molten portion 24 of the container 20. The gate 80 has a body 82 and a hinge 84 for rotating between the first and second positions. The gate 80 is configured to rotate with respect to the container 20. More specifically, the gate 80 is configured to be a gravity actuated gate (such as a flapper) that pivots within the induction zone and is held in the first (closed) position by its own weight. The gate 80 is moved or opened to its second position by the force with which the melt is pressed (as it advances through the removal part of the container after the melting process) or for example by the force of a push rod. Can do. Other methods and / or components, such as rods, magnets, and / or actuators, can be used in combination or alternatively to move the gate 80. In one embodiment, the gate can be temperature controlled by a fluid.

図14の俯瞰図でよりよく示されているように、ゲート80は、容器20を取り囲む部分86に取り付けることができる。部分86は、誘導コイル26の位置に隣接する容器20の一部分に配置することができ、例えばこれにより、ゲート80は、溶融中に溶融ゾーン12の誘導ゾーン内に材料を収容するよう配置することができる。部分86は、別に形成又は作製して容器に取り付けることができ、あるいは、容器の本体と一体のものとして形成又は作製することができる。部分86は、スリーブ42により取り囲まれるように構成することができる。   As better shown in the overhead view of FIG. 14, the gate 80 can be attached to a portion 86 surrounding the container 20. Portion 86 can be disposed on a portion of vessel 20 adjacent to the location of induction coil 26, for example, whereby gate 80 is disposed to accommodate material within the induction zone of melting zone 12 during melting. Can do. Portion 86 can be formed or fabricated separately and attached to the container, or can be formed or fabricated as an integral part of the container body. Portion 86 can be configured to be surrounded by sleeve 42.

部分86は、ゲート80のヒンジのために、少なくとも1つの取り付け領域88を含む。図示されている実施形態において、部分86は、ヒンジ84の端部をそれぞれ受容するように構成されているU字形容器のいずれかの側に取り付け領域88を備えた、円形の部品である。部分86は、ゲート80がU字形容器20の上部分内にある本体を通ってここに入り込めるように、容器20上に配置される。部分86の取り付け領域88は、容器20の軸(X軸上)に対して垂直に配置されている軸(Z軸)上に水平に、ヒンジ84を配置するよう位置合わせされる(例えば、X軸に対して90度の角度で、Y軸に対して垂直)。よって、ゲート80は、容器20の軸(X軸上)に対してZ軸を中心とする回転又はヒンジ運動をするよう配置される。   Portion 86 includes at least one attachment region 88 for the hinge of gate 80. In the illustrated embodiment, the portion 86 is a circular piece with a mounting region 88 on either side of the U-shaped container that is configured to receive the ends of the hinges 84, respectively. Portion 86 is positioned on container 20 such that gate 80 can enter here through the body in the upper portion of U-shaped container 20. The attachment region 88 of the portion 86 is aligned to place the hinge 84 horizontally on an axis (Z-axis) that is perpendicular to the axis of the container 20 (on the X-axis) (eg, X 90 degrees to the axis and perpendicular to the Y axis). Therefore, the gate 80 is arranged to rotate or hinge about the Z axis with respect to the axis of the container 20 (on the X axis).

ゲート80の本体82は、溶融プロセス中に溶融した及び/又は溶融状態にある材料の移動を制限するように構成されている。ゲート80を形成するには、任意の数の材料を使用することができる。ここでも、ゲート80は、その自重(例えば、本体82の重量)により第1(閉)位置に提供される、重力作動ゲートである。よって、ゲート80は、溶融前、及び/又は溶融される材料(インゴット25)を容器20に挿入する前に、第1位置(図12)に提供される(例えばデフォルトとして)。ゲート80は溶融プロセスの間、適所に留まって、材料の溶融中に溶融可能な形態の材料を容器20内に閉じ込め、望ましい温度/安定状態/溶融した材料が達成されたら、ゲート80を作動させて、図13に示すようにZ軸を中心に回転させて第2(開)位置に移動させ、これにより溶融形態にある材料を、容器20内を通してプランジャ14を動かすことにより、開口部66から、容器20の取り出し経路を通って、金型16内へと移動させることが可能になる。溶融した材料及び/又はプランジャ14の先端からかかる力により、ヒンジ84を中心にゲート80を回転させ、スリーブ42に向かって上向きにフリップさせる。ゲート80は、第1位置から第2位置へ90度回転するように構成されている。したがって、ゲート80の構成は、第1位置と第2位置との間での、及びこれらの位置への中断されない移動をもたらすように設計される。これは、第1位置と第2位置との間で90度の回転運動の利用を提供する。これには、スリーブ42の再構成又は変更を必要としない。ゲート80は、溶融プロセス中に、誘導コイル場/溶融ゾーン12内に、溶融されている材料を維持することができる(例えば、容器の相対する側、又は端部にあるプランジャ14と共に)。ゲート80はスリーブ42の単純な設計を維持し(図4に示される突出部44などの突出部を形成する必要なしに)、溶融ゾーン12に隣接して設けられる、統合が容易な作動機構をもたらす。   The body 82 of the gate 80 is configured to limit the movement of material that is molten and / or in a molten state during the melting process. Any number of materials can be used to form the gate 80. Again, the gate 80 is a gravity operated gate that is provided in a first (closed) position by its own weight (eg, the weight of the body 82). Thus, the gate 80 is provided (eg, as a default) in a first position (FIG. 12) before melting and / or before the material to be melted (ingot 25) is inserted into the container 20. The gate 80 remains in place during the melting process to confine the meltable form of material in the container 20 during the melting of the material, and when the desired temperature / stable / molten material is achieved, the gate 80 is activated. As shown in FIG. 13, the material is in the molten form by rotating it around the Z axis and moving the material in the molten form from the opening 66 by moving the plunger 14 through the container 20. The container 20 can be moved into the mold 16 through the take-out path of the container 20. The melted material and / or force applied from the tip of the plunger 14 causes the gate 80 to rotate about the hinge 84 and flip upward toward the sleeve 42. The gate 80 is configured to rotate 90 degrees from the first position to the second position. Accordingly, the configuration of the gate 80 is designed to provide uninterrupted movement between and to the first and second positions. This provides for the use of a 90 degree rotational movement between the first position and the second position. This does not require reconfiguration or modification of the sleeve 42. The gate 80 can maintain the molten material within the induction coil field / melting zone 12 during the melting process (eg, with the plunger 14 on the opposite side or end of the container). The gate 80 maintains a simple design of the sleeve 42 (without the need to form a protrusion such as the protrusion 44 shown in FIG. 4) and provides an easy-to-integrate actuation mechanism provided adjacent to the melting zone 12. Bring.

更に別の実施形態により、(溶融プロセス中に、容器20の一方の端の側又は取り出し経路に単一のゲート、もう一方の反対側の端にゲートとして作用するプランジャ14を備える代わりに、)デュアルゲートシステムを、装置10などの射出成形システムに採用することができる。図15及び16は、誘導コイルの下流側と上流側の両方にあるゲート機構の一例を示す。一実施形態によるそれぞれ第1位置及び第2位置での、射出成形システム10の容器20と関連付けられているデュアルゲートシステムの詳細断面図が示されている。図15及び16は図4及び5で示し説明した設計に類似であり、上述のように、スリーブ42の突出部44内に配置され、かつ第1位置と第2位置との間を移動するように構成されたゲート40を含む。ゲート40の説明がここにおいて本実施形態に組み込まれ、よって単に単純化目的のため、ここでは繰り返さない。更に、図15及び16は、容器20の反対側を制限するように構成された追加のゲート90を示す。この反対側とは、いくつかの実施形態において、例えば装入ポート18から材料(例えばインゴット25)を射出するための射出側として使用することができる端側である。追加のゲート90は、溶融プロセス中にプランジャ14(又はプランジャ先端)を使用する代わりに、材料溶融中に容器内に溶融可能な形態の材料を収容するように構成されている。この実施形態において、スリーブ42は、それ自体から延出する第2突出部92を更に含み、この内部で追加のゲート90が第1位置及び第2位置に(延伸し及び引き戻して)動くように構成されている。突出部92は、追加のゲート90の少なくとも一部が容器20の本体内に移動し、容器20の反対側の端でその溶融部分24に接触することができるように配置される。突出部92は、追加のゲート90がU字形容器20の上部分内に入り込めるように、スリーブ42上に配置される。より具体的には、追加のゲート90は、容器20に対してある角度で取り付けられた直線状の作動ゲートである。スリーブ42の突出部92は、容器20の軸(X軸上)に対して角度σで配置された軸E−E上に、斜めに取り付けられる。よって、追加のゲート90は、ゲート40によって示されるのと同様にして、軸E−Eに沿って直線的に第1位置と第2位置との間を、容器に対して斜め方向に移動するように構成されている。一実施形態において、突出部92は、スリーブ42に対して約15〜約90度の角度σで提供することができ、これによって追加のゲート90は、容器20に対して同様の角度で配置される。ただし、追加のゲート90の取り付け角度は、限定することを意図するものではない。   According to yet another embodiment (instead of having a plunger 14 acting as a single gate on one end side or take-off path of the container 20 and a gate on the other opposite end during the melting process). The dual gate system can be employed in an injection molding system such as device 10. 15 and 16 show an example of a gate mechanism that is both downstream and upstream of the induction coil. Shown are detailed cross-sectional views of a dual gate system associated with a container 20 of an injection molding system 10 in a first position and a second position, respectively, according to one embodiment. FIGS. 15 and 16 are similar to the design shown and described in FIGS. 4 and 5 and are disposed within the protrusion 44 of the sleeve 42 and move between a first position and a second position as described above. Including a gate 40 configured as described above. The description of gate 40 is here incorporated into the present embodiment and is therefore not repeated here for purposes of simplicity only. Further, FIGS. 15 and 16 show an additional gate 90 configured to restrict the opposite side of the container 20. This opposite side is an end side that in some embodiments can be used as an injection side, eg, for injecting material (eg, ingot 25) from charging port 18. The additional gate 90 is configured to contain a meltable form of material in the container during material melting instead of using the plunger 14 (or plunger tip) during the melting process. In this embodiment, the sleeve 42 further includes a second protrusion 92 extending from itself so that the additional gate 90 can move (stretched and pulled back) into the first and second positions. It is configured. The protrusion 92 is positioned such that at least a portion of the additional gate 90 can move into the body of the container 20 and contact its molten portion 24 at the opposite end of the container 20. The protrusion 92 is disposed on the sleeve 42 so that an additional gate 90 can enter the upper portion of the U-shaped container 20. More specifically, the additional gate 90 is a linear actuation gate attached at an angle to the container 20. The protruding portion 92 of the sleeve 42 is attached obliquely on an axis EE disposed at an angle σ with respect to the axis of the container 20 (on the X axis). Thus, the additional gate 90 moves in an oblique direction with respect to the container between the first position and the second position linearly along the axis EE in the same manner as indicated by the gate 40. It is configured as follows. In one embodiment, the protrusion 92 can be provided at an angle σ of about 15 to about 90 degrees with respect to the sleeve 42 such that the additional gate 90 is positioned at a similar angle with respect to the container 20. The However, the mounting angle of the additional gate 90 is not intended to be limited.

ゲート40と同様、追加のゲート90には、溶融プロセス中に溶融した及び/又は溶融状態にある材料の移動を制限するように構成された接触表面(又は先端)96が含まれる。この先端は、本体に対してある角度で提供され得る。例えば、第1位置において、追加のゲート90の先端96は、容器20の溶融部分24に対して垂直に延在するように構成することができる。この追加のゲート90の接触表面又は先端96は、その本体に類似の材料、又は異なる材料で、形成することができる。追加のゲート90を形成するには、任意の数の材料を使用することができる。追加のゲート90は、上述したように、作動機構又は装置(図示なし)によって、第1位置(図15)又は第2位置(図16)に移動される。ゲート40及び90は、それぞれの第1及び第2位置との間を実質的に一緒に移動するように構成することができる。例えば、溶融の前に、追加のゲート40を図4の第1(閉)位置に配置(又は必要に応じて移動)することができる。ゲート40は、溶融される材料(インゴット25)を容器20に挿入する前又は後に、第1位置に提供することができる。一方、装入ポート18及び/又はプランジャ14を使用してインゴット25を容器20の溶融部分24に装入した場合、ゲート90は、インゴット25挿入後に、図15に示すように第1(閉)位置に動かすことができる。あるいは、ゲート40と90の両方を、材料装入後にそれぞれの第1(閉)位置に直線的に動かすことができる。ゲート40と追加のゲート90は両方とも、溶融プロセスの間第1位置に留まって、溶融可能な形態の材料を容器20内に閉じ込め、望ましい温度/安定状態/溶融した材料が達成されたら、ゲート40と追加のゲート90を作動させて、図16に示すようにそれぞれの第2(開)位置に移動させ、これにより溶融形態にある材料を、容器20の取り出し経路を通って、金型16内へと移動させることが可能になる。別の実施形態において、プランジャ14が容器20内に動かすことができるように、先に追加のゲート90を第2位置に移動させ、いったんゲート40が第2位置に移動したら溶融した材料を移動させるように構成することができる。それでもなお、両方のゲートがいったん第2位置になったときに、プランジャ14は、溶融した材料を容器20の取り出し経路を通って金型に押し入れるように構成されている。したがって、ゲート40及び追加のゲート90の構成は、第1及び第2位置との間での中断されない移動及びこれらの位置への中断されない移動をもたらすよう設計される。ゲート40及び追加のゲート90の両方とも、溶融プロセス中に、誘導コイル場/溶融ゾーン12内に、溶融されている材料を維持することができる。   Similar to the gate 40, the additional gate 90 includes a contact surface (or tip) 96 configured to limit the movement of the molten and / or molten material during the melting process. This tip can be provided at an angle to the body. For example, in the first position, the tip 96 of the additional gate 90 can be configured to extend perpendicular to the molten portion 24 of the container 20. The contact surface or tip 96 of this additional gate 90 can be formed of a similar material or a different material to its body. Any number of materials can be used to form the additional gate 90. The additional gate 90 is moved to the first position (FIG. 15) or the second position (FIG. 16) by an actuation mechanism or device (not shown) as described above. The gates 40 and 90 can be configured to move substantially together between their respective first and second positions. For example, an additional gate 40 can be placed (or moved as needed) in the first (closed) position of FIG. 4 prior to melting. The gate 40 can be provided in the first position before or after the material to be melted (ingot 25) is inserted into the container 20. On the other hand, when the ingot 25 is charged into the molten portion 24 of the container 20 using the charging port 18 and / or the plunger 14, the gate 90 is first (closed) after the ingot 25 is inserted as shown in FIG. Can be moved to a position. Alternatively, both gates 40 and 90 can be linearly moved to their respective first (closed) positions after material loading. Both the gate 40 and the additional gate 90 remain in the first position during the melting process to confine the meltable form of material in the container 20 and once the desired temperature / stable / molten material is achieved, the gate 40 and additional gate 90 are actuated to move to their respective second (open) positions as shown in FIG. 16, thereby allowing the material in molten form to pass through the take-out path of container 20 to mold 16 It becomes possible to move in. In another embodiment, the additional gate 90 is first moved to the second position so that the plunger 14 can be moved into the container 20, and once the gate 40 is moved to the second position, the molten material is moved. It can be constituted as follows. Nonetheless, once both gates are in the second position, the plunger 14 is configured to push the molten material through the removal path of the container 20 into the mold. Thus, the configuration of gate 40 and additional gate 90 is designed to provide uninterrupted movement between and to the first and second positions. Both the gate 40 and the additional gate 90 can maintain the molten material in the induction coil field / melting zone 12 during the melting process.

図15及び16では、図4及び5に示されているゲート40の構成に同様の2つのゲートの使用が図示されているが、本明細書に開示されている任意の実施形態(例えば直線移動又は回転移動するゲート)を、上流ゲートとして、単独で、又は図示のように下流ゲートに加えて使用するために、適用及び採用することができることに注意されたい。更に、異なるゲート設計の組み合わせを、一緒に使用することもできる。   15 and 16 illustrate the use of two gates similar to the configuration of the gate 40 shown in FIGS. 4 and 5, but any of the embodiments disclosed herein (eg, linear motion). Note that a rotating gate) can be applied and employed as an upstream gate, either alone or in addition to a downstream gate as shown. In addition, combinations of different gate designs can be used together.

したがって、本明細書に記述されているゲートは、単に例示として意図されている。ゲートの取り付け及び/又は移動の構成は、限定するものではない。   Accordingly, the gates described herein are intended as examples only. The configuration of gate attachment and / or movement is not limited.

図17は、図3に示す装置10を使用した、本開示の一実施形態による部品の材料溶融及び部品成形のための方法を示す。この装置は、102に示すように、ゲートと、容器20と、金型16とを含むよう設計される。このゲートは、前述のように、容器20での材料の流れを停止及び流させるために、それぞれ第1位置と第2位置との間の移動を可能にするような、本明細書に記述される任意の構成、又はその他の構成であり得る。一般に、射出成形システム/装置10は、下記のように作動させることができる:溶融可能な材料(例えば、アモルファス合金又はBMGを単一インゴット25の形状で)は、フィード機構(例えば装入ポート18)に装入し、104に示すように、容器20内の溶融ゾーン12(これは誘導コイル26で取り囲まれている)に挿入し受容させる。106において、ゲートは、容器の取り出し経路への侵入を制限し、かつ材料の溶融中に、溶融可能な形態の材料を容器内に収容するために、第1位置に設けられる。108に示すように、溶融される材料を装入する前又は後に、ゲート及び/又は装置10に真空を適用してもよい。射出成形装置の「ノズル」ストローク又はプランジャ14を使用して、この材料を、必要に応じて、容器20の溶融部分24内に移動させることができる。110で、誘導プロセスにより、材料を加熱する(すなわち、電源によって誘導コイル26に電力を供給することにより)。射出成形装置は、閉ループ又は開ループシステムを介して温度を制御し、これにより(例えば、温度センサとコントローラを使用して)材料を特定の温度で安定させる。材料の溶融中、ゲートは、装置を真空下に維持できるように構成されている加熱/溶融中には更に、容器20及び/又はゲート(又はゲート先端)の任意の冷却管に液体(冷却液)を流すよう作動させることができる。望ましい温度に達し、溶融可能な材料の溶融状態が維持されたら、誘導コイル26を用いた加熱を停止することができる。112に示すように、ゲートを第1位置から第2位置へと移動させて、溶融した形状の材料を取り出し経路を通って、金型へと移動できるようにし、装置は次に、水平軸(X軸)に沿って水平方向に(右から左に)移動させることにより、容器20から、移送スリーブ30を通じ、真空金型16への、溶融した材料の射出を開始する。これは、プランジャ14を使用して制御可能であり、これはサーボ駆動ドライブ又は水圧駆動を用いて作動させることができる。114に示すように、金型16は、溶融した材料を入口を介して受容するように構成され、かつ、真空下でその溶融した材料を成形するように構成されている。すなわち、金型16で部品を成形するため、少なくとも第1プレートと第2プレートとの間の型穴内に溶融した材料が注入される。前述のように、いくつかの実施形態において、この材料は、バルクアモルファス合金部品を成形するのに使用されるアモルファス合金材料であり得る。型穴が充填され始めたら、真空圧(真空ライン及び真空源38を介して)を所定の圧力に保持して、溶融した材料を型穴内の残りの空洞領域に「詰め」、材料を成形することができる。成形プロセスの後(例えば約10〜15秒後)、116に示すように、少なくとも金型16(装置10全体でない場合は)に真空圧を解除する。次に金型16を開けて圧力を解放し、部品を大気に暴露する。118で、イジェクタ機構を作動させ、作動装置を介して、固化した成形物品を、金型16の少なくとも第1プレートと第2プレートとの間から外す。この後、プロセスを再び開始することができる。第1及び第2プレートが互いに隣接するように、少なくとも第1及び第2プレートを互いに向かって動かすことにより、金型16を閉じることができる。プランジャ14を装入位置に引き戻した後、溶融ゾーン12及び金型16は、真空源により排気され、これによって更に材料を挿入して溶融し、別の部品を成形することができる。ゲートは第1位置に戻してから、次のインゴット材料の溶融を開始することができる。   FIG. 17 illustrates a method for material melting and part molding of a part according to one embodiment of the present disclosure using the apparatus 10 shown in FIG. The device is designed to include a gate, a container 20 and a mold 16 as shown at 102. This gate is described herein to allow movement between a first position and a second position, respectively, to stop and flow the material flow in the container 20, as described above. Any configuration, or any other configuration. In general, the injection molding system / device 10 can be operated as follows: a meltable material (eg, an amorphous alloy or BMG in the form of a single ingot 25) is fed into a feed mechanism (eg, an input port 18). ) And is inserted and received in the melting zone 12 (enclosed by the induction coil 26) in the container 20, as shown at 104. At 106, a gate is provided in a first position to limit entry into the container removal path and to accommodate a meltable form of material within the container during material melting. As shown at 108, a vacuum may be applied to the gate and / or device 10 before or after charging the material to be melted. The “nozzle” stroke or plunger 14 of the injection molding device can be used to move this material into the molten portion 24 of the container 20 as needed. At 110, the material is heated by an induction process (ie, by supplying power to induction coil 26 by a power source). The injection molding apparatus controls the temperature via a closed loop or open loop system, thereby stabilizing the material at a specific temperature (eg, using a temperature sensor and controller). During the melting of the material, the gate is further configured to allow liquid (coolant liquid) to flow into the vessel 20 and / or any cooling tube of the gate (or gate tip) during heating / melting that is configured to maintain the device under vacuum. ). Once the desired temperature is reached and the meltable material is maintained in the molten state, heating using the induction coil 26 can be stopped. As shown at 112, the gate is moved from the first position to the second position so that the molten shaped material can be moved through the take-out path and into the mold, and the apparatus is then moved to the horizontal axis ( By moving in the horizontal direction (from right to left) along the X axis, injection of the molten material from the container 20 through the transfer sleeve 30 to the vacuum mold 16 is started. This can be controlled using the plunger 14, which can be actuated using a servo driven drive or a hydraulic drive. As shown at 114, the mold 16 is configured to receive the molten material through the inlet and is configured to mold the molten material under vacuum. That is, in order to mold a part with the mold 16, a molten material is injected into at least the mold cavity between the first plate and the second plate. As mentioned above, in some embodiments, this material can be an amorphous alloy material used to form bulk amorphous alloy parts. Once the mold cavity begins to fill, the vacuum pressure (via the vacuum line and vacuum source 38) is held at a predetermined pressure to “fill” the molten material into the remaining cavity area within the mold cavity and mold the material. be able to. After the molding process (eg, after about 10-15 seconds), as indicated at 116, the vacuum pressure is released at least in the mold 16 (if not the entire apparatus 10). The mold 16 is then opened to release the pressure and the parts are exposed to the atmosphere. At 118, the ejector mechanism is actuated to remove the solidified molded article from between at least the first plate and the second plate of the mold 16 via the actuating device. After this, the process can be started again. The mold 16 can be closed by moving at least the first and second plates toward each other such that the first and second plates are adjacent to each other. After pulling the plunger 14 back to the loading position, the melting zone 12 and the mold 16 can be evacuated by a vacuum source, allowing further material to be inserted and melted to form another part. After the gate is returned to the first position, the next ingot material can begin to melt.

したがって、本明細書に開示される実施形態は、水平軸に沿ったインラインの溶融システムを有する、例示的な射出システム内における少なくとも1つのゲートの使用を示す。少なくとも1つのゲートを、容器の下流/取り出し側に提供することにより、溶融中に材料を保持し、その溶融状態を維持し、かつ溶融プロセス中に安定状態の溶融を誘導することができる。溶融中に、誘導コイルにより形成される誘導ゾーンに隣接して材料を保持することにより、より均一な成形部品を得ることができる。本明細書に開示される任意のゲートを、異なるゲート設計と組み合わせて使用することができる。任意のゲートが、流体を用いて温度制御され得る。加えて、2つのゲートを使用して、溶融する材料を誘導/溶融ゾーンに収容する設計において、ゲートのいずれか一方又は両方が、流体を用いて温度制御され得る。   Accordingly, the embodiments disclosed herein illustrate the use of at least one gate in an exemplary injection system having an in-line melting system along a horizontal axis. By providing at least one gate on the downstream / unload side of the vessel, the material can be retained during melting, maintained in its molten state, and a steady state melting can be induced during the melting process. By holding the material adjacent to the induction zone formed by the induction coil during melting, a more uniform molded part can be obtained. Any of the gates disclosed herein can be used in combination with different gate designs. Any gate can be temperature controlled using a fluid. In addition, in a design that uses two gates to contain the material to be melted in the induction / melting zone, either or both of the gates can be temperature controlled with a fluid.

詳しくは記述されていないが、本開示の射出システムは、1つ以上のセンサ、流量計など(例えば温度、冷却水流量などをモニタリングするため)、及び/又は1つ以上のコントローラを含むがこれらに限定されない追加部品を含み得る。更に、真空下にあるとき、顕著な空気曝露又は漏れを実質的に制限又は排除することにより、溶融した材料の一部の溶融及び形成を支援するため、任意の数の部品に、又はそれに隣接して、封止部が設けられてもよい。例えば、封止部はOリングの形態であり得る。封止部は、任意の材料で製造することができ、封止される部品間を物質(例えば空気)が移動するのを停止させる装置として定義される。射出システムは、その中に溶融可能材料を挿入し、真空を適用し、加熱し、注入し、材料を成形して部品を形成するための、自動又は半自動プロセスを実施し得る。   Although not described in detail, the injection system of the present disclosure includes one or more sensors, flow meters, etc. (eg, for monitoring temperature, cooling water flow, etc.) and / or one or more controllers. Additional parts that are not limited to may be included. In addition, when under vacuum, to or adjacent to any number of parts to assist in melting and forming part of the molten material by substantially limiting or eliminating significant air exposure or leakage. And a sealing part may be provided. For example, the seal can be in the form of an O-ring. A seal can be made of any material and is defined as a device that stops a substance (eg, air) from moving between the parts to be sealed. The injection system may perform an automated or semi-automated process for inserting meltable material therein, applying a vacuum, heating, pouring, shaping the material to form a part.

本明細書に開示される射出システムの任意の実施形態を用いて成形される(及び/又は溶融される)材料には、任意の数の材料が含まれ得、限定されるべきものではない。一実施形態において、成形される材料は、上記に詳述されるように、アモルファス合金である。   The material molded (and / or melted) using any embodiment of the injection system disclosed herein can include any number of materials and should not be limited. In one embodiment, the material to be molded is an amorphous alloy, as detailed above.

本明細書に示される実施形態のいずれかにおけるゲートに使用されているタイプ及び材料は、限定することを意図するものではない。更に、図4にのみ図示されているが、図6〜16に示される本明細書に記述されるゲート(又はその先端)の実施形態のいずれもが、何らかの方式で温度制御又は冷却されるように構成され得ることに注意されたい。   The types and materials used for the gates in any of the embodiments shown herein are not intended to be limiting. Further, although only illustrated in FIG. 4, any of the gate (or tip) embodiments described herein shown in FIGS. 6-16 may be temperature controlled or cooled in some manner. Note that can be configured to:

一実施形態により、このゲートは、銅製の、温度制御されたゲートである。別の実施形態において、このゲートは、例えばセラミックなどの他の材料のコーティング材でコーティングされている、銅製の、温度制御されたゲートである。別の実施形態において、このゲートは、例えばセラミックなどの材料で内張りされている、温度制御されたゲートである。   According to one embodiment, the gate is a copper temperature controlled gate. In another embodiment, the gate is a copper, temperature controlled gate that is coated with a coating of another material, such as ceramic. In another embodiment, the gate is a temperature controlled gate that is lined with a material such as ceramic.

別の実施形態において、このゲートは、セラミック製の、温度制御されたゲートである。別の実施形態において、このゲートは、他の材料のコーティング材でコーティングされている、セラミック製の、温度制御されたゲートである。別の実施形態において、このゲートは、任意の材料で内張りされている、温度制御されたゲートである。   In another embodiment, the gate is a ceramic temperature controlled gate. In another embodiment, the gate is a ceramic temperature controlled gate that is coated with a coating of another material. In another embodiment, the gate is a temperature controlled gate lined with any material.

ただし、ゲートは必ずしも温度制御されている必要はない。更に別の実施形態において、このゲートは、セラミック製のゲートである。別の実施形態において、このゲートは、別の材料のコーティング材でコーティングされている、セラミック製のゲートである。別の実施形態において、このゲートは材料で内張りされている。   However, the gate does not necessarily need to be temperature controlled. In yet another embodiment, the gate is a ceramic gate. In another embodiment, the gate is a ceramic gate that is coated with a coating material of another material. In another embodiment, the gate is lined with material.

本開示の原理は、上述の例示的実施形態において明確にされているが、本開示の実施に使用される構造、配置、割合、要素、材料、及び構成部品に対して様々な改変が行われ得ることが、当業者には明らかであろう。   Although the principles of the present disclosure are clarified in the exemplary embodiments described above, various modifications may be made to the structures, arrangements, proportions, elements, materials, and components used to implement the present disclosure. It will be apparent to those skilled in the art to obtain.

上述並びにその他の数多くの特徴及び機能、又はそれらの代替物は、数多くの他の異なるシステム/装置又は用途に好適に組み合わせ得ることが、理解されよう。これらにおける現在予想できない又は予測されない様々な代替物、変更、バリエーション、又は改善が、続いて当業者によりなされる可能性があり、これも下記の請求項の範囲に包含されることが意図される。   It will be appreciated that the above and many other features and functions, or alternatives thereof, may be suitably combined with many other different systems / devices or applications. Various alternatives, changes, variations, or improvements in these that are not currently anticipated or anticipated may subsequently be made by those skilled in the art and are intended to be included within the scope of the following claims .

Claims (20)

溶融源の範囲内にあり、かつ材料を受けるように構成される溶融ゾーンと、前記溶融ゾーンに隣接している取り出し経路とを含む容器と、
前記取り出し経路と前記溶融ゾーンの間に配置され、かつ前記材料の溶融中に、前記溶融ゾーンの真空を維持するように構成されるゲートとを含む装置であって、
前記ゲートはさらに、
前記材料の溶融中に、前記材料を前記溶融ゾーン内に閉じ込める第1位置と、
前記取り出し経路を通って、溶融した形態の前記材料の水平方向の移動を可能にする第2位置との間で移動するように構成されている装置。
A container that includes a melting zone that is within the melting source and is configured to receive the material, and a removal path adjacent to the melting zone;
An apparatus including a gate disposed between the take-out path and the melting zone and configured to maintain a vacuum in the melting zone during melting of the material,
The gate further includes
A first position for confining the material within the melting zone during melting of the material ;
The through extraction path, device configured to move between a second position to allow movement of the horizontal direction of the material in the form melted.
第1の端の反対側にある前記溶融ゾーンの第2の端に配置されるプランジャをさらに含む装置であって、  An apparatus further comprising a plunger disposed at a second end of the melting zone opposite the first end;
前記プランジャは、  The plunger is
前記材料の溶融中に、前記材料を前記溶融ゾーン内に閉じ込め、かつ    During melting of the material, confine the material in the melting zone; and
前記取り出し経路を通って、前記溶融した形態の前記材料を移動させるように構成され、及び    Configured to move the molten form of the material through the removal path; and
前記ゲートは、前記溶融ゾーンの前記第1の端に配置されている、請求項1に記載の装置。  The apparatus of claim 1, wherein the gate is located at the first end of the melting zone.
前記第1位置と前記第2位置との間で、前記ゲートを選択的に移動させるよう前記ゲートと関連付けられている作動機構をさらに備える、請求項1に記載の装置。  The apparatus of claim 1, further comprising an actuation mechanism associated with the gate to selectively move the gate between the first position and the second position. 前記容器に対する前記ゲートの回転を可能にするように構成されるヒンジをさらに含む、請求項1に記載の装置。  The apparatus of claim 1, further comprising a hinge configured to allow rotation of the gate relative to the container. 第1の端の反対側にある前記溶融ゾーンの第2の端に配置され、かつ前記材料の溶融中に、前記材料を前記溶融ゾーン内に閉じ込めるように構成される追加のゲートをさらに含み、  Further comprising an additional gate disposed at a second end of the melting zone opposite the first end and configured to confine the material in the melting zone during melting of the material;
前記ゲートは、前記溶融ゾーンの前記第1の端に配置されている、請求項1に記載の装置。  The apparatus of claim 1, wherein the gate is located at the first end of the melting zone.
前記溶融ゾーンを取り巻き、かつ前記材料を溶融させるように構成される誘導コイルをさらに含む、請求項1に記載の装置。  The apparatus of claim 1, further comprising an induction coil surrounding the melting zone and configured to melt the material. 前記ゲートは、前記材料の溶融中に、前記ゲートの温度を調節するために、液体を内部で流すように構成される1つ以上の温度調節管をさらに含む、請求項1に記載の装置。  The apparatus of claim 1, wherein the gate further comprises one or more temperature control tubes configured to flow a liquid therein to adjust the temperature of the gate during melting of the material. 材料を溶融させる方法であって、  A method of melting a material,
材料を容器の溶融ゾーンに配置することであって、前記溶融ゾーンは溶融源の範囲内にある、配置することと、    Placing the material in the melting zone of the container, said melting zone being within the melting source; and
ゲートを第1位置に配置することと、    Placing the gate in the first position;
少なくとも前記溶融ゾーンに真空を与えることと、    Applying a vacuum to at least the melting zone;
前記材料を溶融させることと、    Melting the material;
前記材料の溶融中に、前記ゲートで、前記材料を前記溶融ゾーン内に閉じ込めることと、    Confining the material in the melting zone at the gate during melting of the material;
前記溶融ゾーンに隣接する取り出し経路を通って、前記材料の水平方向の移動を可能にするように、前記ゲートを前記第1位置から第2位置へ移動することと、を含む方法。    Moving the gate from the first position to the second position so as to allow horizontal movement of the material through an extraction path adjacent to the melting zone.
前記溶融ゾーンの第1の端の反対側にある前記溶融ゾーンの第2の端にプランジャを配置することと、  Disposing a plunger at the second end of the melting zone opposite the first end of the melting zone;
前記材料の溶融中に、前記プランジャと前記ゲートで、前記材料を前記溶融ゾーン内に閉じ込めることと、  Confining the material in the melting zone with the plunger and the gate during melting of the material;
前記ゲートを前記第2位置に移動させた後に、前記プランジャを前記溶融ゾーンの少なくとも一部を通って移動させることにより、前記材料を前記取り出し経路を通って移動させることとをさらに含む、請求項8に記載の方法。  The method further comprises moving the material through the removal path by moving the plunger through at least a portion of the melting zone after moving the gate to the second position. 9. The method according to 8.
前記材料を溶融させる操作中に、前記ゲートの温度を調節するために、前記ゲート内の1つ以上の温度調節管を通して液体を流すことをさらに含む、請求項8に記載の方法。  9. The method of claim 8, further comprising flowing a liquid through one or more temperature control tubes in the gate to adjust the temperature of the gate during the operation of melting the material. 前記溶融ゾーンの第1の端の反対側にある前記溶融ゾーンの第2の端に追加のゲートを配置させることと、  Placing an additional gate at the second end of the melting zone opposite the first end of the melting zone;
前記材料の溶融中に、1つ目のゲートと2つ目のゲートで、前記材料を前記溶融ゾーン内に閉じ込めることとをさらに含み、  Further comprising confining the material in the melting zone with a first gate and a second gate during melting of the material;
前記ゲートは前記溶融ゾーンの前記第1の端に配置される、請求項8に記載の方法。  The method of claim 8, wherein the gate is disposed at the first end of the melting zone.
前記溶融源は誘導コイルであり、前記材料を溶融させる操作は、前記材料を溶融させるために前記誘導コイルに通電することを含む、請求項8に記載の方法。  9. The method of claim 8, wherein the melting source is an induction coil and the operation of melting the material includes energizing the induction coil to melt the material. 前記材料は、アモルファス合金である、請求項8に記載の方法。  The method of claim 8, wherein the material is an amorphous alloy. 前記材料を前記取り出し経路を通って金型内へ移動させることと、  Moving the material through the extraction path into a mold;
前記真空を解除することと、  Releasing the vacuum;
前記材料を前記金型において、部品を形成するように凝固させることと、  Solidifying the material in the mold to form a part;
前記部品を前記金型から取り出すことと、をさらに含む請求項8に記載の方法。  9. The method of claim 8, further comprising removing the part from the mold.
前記材料を前記溶融ゾーン内に閉じ込める操作は、前記材料が溶融された後に、前記ゲートに前記材料を接触させることを含む、請求項8に記載の方法。  9. The method of claim 8, wherein the operation of confining the material in the melting zone comprises contacting the material with the gate after the material is melted. 前記誘導コイルは内部の体積を定め、  The induction coil defines an internal volume;
前記材料を前記溶融ゾーン内に閉じ込める操作は、前記内部の体積内に前記材料を閉じ込めることを含む、請求項12に記載の方法。  The method of claim 12, wherein confining the material within the melting zone comprises confining the material within the interior volume.
前記ゲートは、前記材料が溶融された後に、前記材料に接触するように構成される、請求項1に記載の装置。  The apparatus of claim 1, wherein the gate is configured to contact the material after the material is melted. 前記ゲートは、無線周波数磁界に非感受性の材料を含む、請求項1に記載の装置。  The apparatus of claim 1, wherein the gate comprises a material insensitive to radio frequency magnetic fields. 前記ゲートは、  The gate is
銅を含む基部と、    A base containing copper;
セラミック材料を含み、前記材料が溶融された後に、前記材料に接触するように構成されている先端部と、を含む、請求項1に記載の装置。    2. A device according to claim 1, comprising a ceramic material and a tip configured to contact the material after the material is melted.
誘導源が、内部の体積を定める誘導コイルを含み、及び、  The induction source includes an induction coil defining an internal volume; and
前記ゲートは、前記ゲートが前記第1位置にある間、前記内部の体積内に前記材料を閉じ込めるように構成されている、請求項6に記載の装置。  The apparatus of claim 6, wherein the gate is configured to confine the material within the internal volume while the gate is in the first position.
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JPH02151358A (en) * 1988-11-30 1990-06-11 Keihin Seiki Mfg Co Ltd Vacuum die casting device
JPH0385154U (en) * 1989-12-20 1991-08-28
JPH04143061A (en) * 1990-10-05 1992-05-18 Ube Ind Ltd Injection molding device
JP3972849B2 (en) * 2003-03-27 2007-09-05 トヨタ自動車株式会社 Semi-molten metal injection apparatus and method

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