JPH02220787A

JPH02220787A - シリンダの製造方法

Info

Publication number: JPH02220787A
Application number: JP4128389A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Nishimura; 仁志西村; Takao Mihara; 三原　孝夫; Hiroshi Makino; 宏牧野
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1990-09-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野〕本発明は、プラスチック射出成形機等の構成部材である
シリンダの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

プラスチック射出成形機のシリンダの内面は、溶融プラ
スチックから発生する弗素ガス等による腐食と、溶融プ
ラスチックを圧送するスクリューやプランジャまたは溶
融プラスチックに配合された強化材（ガラス繊維、セラ
ミック繊維等）による摩耗にさらされる。マッドポンプ
のシリンダにあっては、シリンダ内に侵入した砂粒がピ
ストンの往復動作に伴ってシリンダ内面に押し付けられ
ることによる摩耗が生じる。

上記シリンダの内面の耐食性・耐摩耗性の改善策として
、内面側に耐食・耐摩耗材を通用し、外側層を適宜の金
属材料とした二層構造シリンダが知られている。この二
層構造化は、異種材料の組合せによって、材料コストを
抑えながら、内面に要求される耐食・耐摩耗性を強化す
るとともに、使用上必要な機械強度を確保しようとする
ものである。

二層構造シリンダの製造方法としては、２つの金属管を
嵌め合せてロールフォーミングにより嵌め合せ界面を密
着させる方法、金属管の表面に溶接肉盛層を形成する方
法、あるいは遠心力鋳造法を利用し、二段鋳造により異
種金属からなる外層と内層とを有する鋳造体を形成する
方法等が知られている。

〔発明が解決しようとする課題］しかるに、ロールフォーミングによる方法は工程が複雑
であり、かつ２つの管体の嵌め合せ界面を確実に接合さ
せることは容易でない。溶接肉盛法は作業内容が煩瑣で
大量生産には不向きであり、また溶接割れ防止のための
予熱・後熱処理等を必要とする。遠心カニ段鋳造法は、
比較的工数も少なく大量生産に適しているが、外層用と
内層用との２種の金属の溶製操業を並行して行わねばな
らず、また鋳造割れの発生を回避しつつ外層と内層との
界面の冶金的接合を達成するには、鋳造温度や鋳造のタ
イミング等、多くの因子の制御を必要とする。

本発明は上記に鑑み、簡素な工程で、内外両層界面の強
固な冶金的接合関係を有し、内面の耐食・耐摩耗性にす
ぐれた二層構造シリンダを製造する方法を提供するもの
である。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、耐
食性または／および耐摩耗性にすぐれた内層と該内層に
積層された金属外層とからなるシリンダの製造方法にお
いて、外層となる金属中空筒体の中空孔内に、内層となる中空
筒体を嵌め合せ、嵌め合せ間隙を脱気し、その間隙の端
部開口を封止したのち、熱間静水圧プレスに付し、嵌め
合せ界面を拡散接合させることを特徴としている。

以下、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は、シリンダの内層となる中空筒体（以下、「内
層筒体」）〔同図（１））、および外層となる中空筒体
（以下、「外層筒体」）（同図〔■〕）の例を示してい
る。なお、図はシリンダをその軸方向の複雑個所で分割
したシリンダ分体としての製造例を示しており、目的と
するシリンダは複数本のシリンダ分体を、端面同士を突
合せて連結することにより組立てられる。

内層筒体（２０）は、目的とするシリンダの内面に要求
される材料特性（耐食性または／および耐摩耗性等）を
有する金属からなる鋳造品もしくは鍛造品またはサーメ
ット焼結材等の一体品として製作され、あるいは所要材
質の材料からなる層厚数ミリメートルの肉厚を有する複
合体として製作された中空筒体である。その金属材料の
例として、ステンレス鋼（ＳＵＳ　３１６．同３０４．
同４３０．同４０３等）ニッケル基超合金、コバルト基
超合金等が挙げられるが、むろんこれに限定されるもの
ではない。

サーメットの組成の選択も自由であり、各種セラミック
粒子、例えば炭化クロム（Ｃｒ３Ｃｚ、　Ｃｒ　ｆｆｃ
３゜Ｃｒ４Ｃ等）、炭化タングステン（ＷＣ，ＬＣ）、
炭化けい素（ＳｉＣ）、窒化けい素（ＳｉＪｎ）等と、
ニッケル、コバルト、ニッケルーコバルト基合金等の結
合金属との任意の組合せになるものが使用される。

外層筒体（３０）は、特に耐食性・耐摩耗性を必要とせ
ず、前記内層筒体（２０）との積層一体化によりシリン
ダとして要求される機械強度を補償し得る適宜の金属材
料、例えば普通鋼、炭素鋼、合金鋼等からなる鋳造品ま
たは鍛造品等として製作された中空筒体であってよい。

その中空孔（３１）は前記内層筒体（２０）が無理な（
嵌め合わされる孔径（内層筒体（２０）の外径とのクリ
アランスは例えば約Ｏ０１〜０．２ｍｍ）を有している
。

第２図は、外層筒体（３０）の中空孔内に内層筒体（２
０）を嵌め合せた状態を示している。両筒体（２０）と
（３０）の嵌め合せに際しては、その後の熱間静水圧プ
レスにおける嵌め合せ界面の接合反応を妨げるような異
物・汚れの付着（酸化スケール、油脂等）を除去してお
く。内層筒体（２０）と外層筒体（３０）とを嵌め合せ
（以下、これを「嵌合体ｊともいう）、その嵌め合せ界
面の隙間（隙間幅：例えば０．１〜０゜２ｍｍ）を真空
脱気したうえ、嵌め合せ間隙の端部開口（Ｃ１）を封止
する。端部開口（Ｃ１）の封止は、図示のようにリング
板状シール材（４１）（４１）を両端面にあてがって溶
接止めすればよい。

ついで上記嵌合体（１０）を熱間静水圧プレス装置に付
し、嵌合体（１０）の内・外面に対する圧力媒体による
均一な加圧力の作用下に所定時間加熱保持する。この加
熱・加圧処理により、内層筒体（２０）と外層筒体（３
０）の嵌め合せ界面に固相拡散による冶金的結合関係を
形成せしめる。その処理温度は、内層筒体（２０）と外
層筒体（３０）の材質にもよるが、概ね８００〜１２０
０“Ｃであればよく、また加圧力は例えば８００〜１２
００Ｋｇｆ／ｃｎとしてよい。

上記熱間静水圧プレス処理を終えたのち、シール材（４
１）　（４１）を機械加工により除去し、霞た内・外面
等に必要な機械加工を加えることにより、外層と内層と
の積層一体品としてのシリンダ分体が得られる。

第３図は、内層筒体（２０）と外層筒体（３０）との嵌
合体（１０）を熱間静水圧プレス処理するための他の形
態例を示している。この例における嵌合体（１０）は、
内層筒体（２０）の中空孔内に、その中空孔の断面形状
に略−敗する断面形状を有する芯金（５０）が装入され
ている。嵌合体（１０）は、外層筒体（３０）と内層筒
体（２０）の嵌め合せ間隙および内層筒体（２０）と芯
金（５０）の嵌め合せ間隙が真空脱気され、リング板状
シール材（４２）　（４２）の溶接により端部開口（Ｃ
Ｌ）　　（Ｃ２）のシールが施こされたうえ熱間静水圧
プレスに付される。熱間静水圧プレスにおいては嵌合体
（１０）の外側面からの圧力媒体による加圧力の均一な
作用下に外層筒体く３０）と内層筒体（２０）の嵌め合
せ界面の接合が行われる。芯金（５０）の使用により、
得られるシリンダ分体の真直性や中空孔内径寸法精度が
高められ、その後の機械加工代を少なくすることができ
る。芯金（５０）は熱間静水圧プレス処理後、抜去され
る。芯金（５０）は適宜金属材料からなる柱状体である
が、熱間静水圧プレス処理過程において内層筒体（２０
）と芯金（５０）の接触面における相互拡散反応や融着
とそれに伴う内層材質の変化、および処理後の芯金抜去
の困難化等が問題となる場合には、芯金（５０）として
その外周面にコーティング、例えばアルミナセラミック
溶射層等を施したものを使用するとよい。

第５図〔１）〜（ＩＩ［）は、プラスチック射出成形機
のシリンダにおける原料プラスチック装入用ホッパが取
付けられるシリンダ分体の製造例を示している。

（３２）は外層筒体（３０）の胴部所定個所にホッパ連
通孔として形成された開口である。内層筒体（２０）は
、外層筒体（３０）の中空孔に嵌め合わされる中空筒体
（内層分体２０ａ）と、外層筒体（３０）の開口（３２
）に嵌め合わされる中空筒体（内層分体２０ｂ）とから
なる。その一方の内層分体（２０ａ）の胴部には開口（
２２）が外層筒体（３０）の開口（３２）と一致する位
置に形成されており、その開口（２２）は、外層筒体（
３０）の開口（３２）に嵌め合わされる内層分体（２０
ｂ）の内径に一致する内径を有している。なお、（４３
）および（４４）はそれぞれシール材である。

図示のように、内層分体（２０ａ）と外層筒体（３０）
とを嵌め合せ、更に外層筒体く３０）の開口（３２）に
もう一方の内層分体（２０ｂ）を嵌め込み前記他方の内
層分体（２０ａ）の外周面に着座させたうえ、内層分体
（２０ａ）と（２０ｂ）との当接面を封止するための円
筒状シール材（４３）をあてがうと共に、外層筒体の開
口（３２）と内層分体（２０ｂ）との嵌め合せ界面を封
止するためのリング板状シール材（４４）を外層筒体（
３０）の外側面にあてがってそれぞれ溶接する。また外
層筒体（３０）と内層分体（２０ａ）の嵌め合、せ端面
には前記第２図や第３図と同じようにその嵌め合せ間隙
の端部開口（２）を封止するためのリング板状シール材
（４１）　（４１）が取り付けられる。これらのシール
材（４１）　（４３）および（４４）により、外層筒体
く３０）と内層筒体（２０）の真空脱気された嵌め合せ
間隙を封止する。ついで熱間静水圧プレス処理に付し、
前述のようにその嵌め合せ界面を拡散接合せしめ、しか
るのちシール材の除去および所定寸法に仕上げるための
機械加工が加えられることにより所定のシリンダ分体を
得る。なお、このシリンダ分体の製造例においても所望
により、内層分体（２０ａ　）の中空孔（２１）内およ
び内層分体（２０ｂ）の中空孔（２３）内のそれぞれに
その内径に略一致する断面形状を有する芯金を嵌め合せ
て熱間静水圧プレス処理を行うことにより、得られるシ
リンダ分体の真直性や内径寸法等の形状精度を高めるこ
とができる。

上記説明におけるシリンダは２軸孔タイプの例であり、
この場合に使用される内層筒体（２０）は、複数個の分
割体、例えば第４図に示すように軸方向に２分割された
割り型（２０ｃ、　２０ｄ）の組合せとしてもよい。む
ろん、本発明により製造されるシリンダは２軸孔タイプ
に限定されるものではない。

また、その内層筒体（２０）として、所望により内周面
の耐食性、耐摩耗性等をより向上させるための適宜金属
またはセラミックからなるコーティングが施こされたも
のが使用される。なお、図では、製作されるシリンダ分
体同士の連結のためのフランジ（３５，３５）を予め外
層筒体（３０）に形成した例を示しているが、そのフラ
ンジ（３５，３５）は、熱間静水圧プレス処理工程を経
た後に取付けるようにしてもむろんかまわない。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、内・外層の筒体の嵌め合せと熱間
静水圧プレス処理との面素な工程によって、内面の耐食
性や耐摩耗性にすぐれた積層構造を有するシリンダを製
造することができる。その積層構造における層界面は冶
金学的に強固な接合一体関係を有しており安定性に富み
耐久性にすくれている。従って、本発明により製造され
るシリンダは例えばプラスチック射出成形機やマッドポ
ンプ、あるいは押出加工機等のシリンダとして有用であ
り、それらの装置・機器の安定化・メンテナンス軽減等
に大きな効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）（ＩＩ）は本発明に使用される内層筒体と
外層筒体の例を示す斜視図、第２図および第３図は内層
筒体と外層筒体との嵌合体の例を示す斜視説明図、第４
図は内層筒体の他の例を示す斜視図、第５図（１）　　
〔ｍ）は本発明における内層筒体と外層筒体の嵌合体の
他の例を示す軸方向断面図、（］ＩＩ）は（ＩＩ）にお
ける、ｌ−Ａ断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】１、耐食性または／および耐摩耗性材料からなる内層と
該内層に積層された金属外層とからなるシリンダの製造
方法において、外層となる金属中空筒体の中空孔内に、内層となる中空
筒体を嵌め合せ、嵌め合せ間隙を脱気し、その間隙の端
部開口を封止したのち、熱間静水圧プレスに付し、嵌め
合せ界面を拡散接合させることを特徴とする積層構造を
有するシリンダの製造方法。