JPH03504830A - 金属合金の射出成型法及び装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 金属合金の射出成型法及び装置 本発明は、熱及びせん断の適切な条件の下二相のチキソトロピックスラリーを形 成する金属合金の射出成型法及び装置に関する。

外界温度で樹枝状結晶構造を有する金属合金は、従来溶融されそして次に高圧ダ イ注型法にかけられている。このような従来のダイ注型法は、それにともなう成 る問題例えば溶融物の損失、フラックスなどの混入、過剰のスクラップ、高いエ ネルギー消費、長い効率サイクル、高い熱ショックなどによる制限されたダイの 寿命及び制限されたダイ充填位置を有する。関係する合金は、それに制限されな いが、米国特許第３８４０３６５．３８４２８９５．３９０２５４４及び３９３ ６２９８号に記載された合金を含む。

重合体材料射出成型技術は、多くの特徴を有し、それらはもしそれらがチキソト ロピー状態に変換できる金属合金の射出成型に含まれろならば、有利であろう。

乙のような技術は、フラックス及び他の不純物の不存在下スクリュー押出機にホ ッパーから室温で重合体材料の顆粒を供給する乙とを含む。重合体の顆粒は、押 出機中で加熱されて可塑化され、次に押出機の出口に位置する型が流動可能な材 料により充満される。重合体押出法にともなう混入及び溶融物の損失はなく、こ のような方法で利用される低温は、型への熱的ショックの問題を減少させる。重 合体材料の射出成型において、型は、部分の充填にとり最大の能率により支配さ れるように、任意の位置から充填できろ。本発明による装置及び方法ζよ、すべ てではないにしても、はとんどのこれらの所望の特徴を含む。

米国特許第４６９４８８１及び４６９４８８２号は、合金を射出成型申せん断作 用にかけつつ、合金をその固相線温度より上であるがその液相線温度より下の温 度に保つようなコントロールされた加熱により、樹枝状結晶性を有する金属合金 をチキソトロピー的半固体の状態に転換することを開示している。このやり方で 、射出成型の成る利点が利用できて、ダイ注型の成る不利を克服できる。本発明 は、金属合金の射出成型から生ずる追加の改良及び利点を付加する。

チキソトロピック金属合金の射出成型のための従来知られている方法は、その固 相線温度より上であってその液相線温度より下の温度にスクリュー押出機中で合 金を加熱し、そして射出ストローク前に、合金に対する力のすべてのかなりな増 加の付加を避けることにより、所定の合金に対して温度プロフィルを確立且つ維 持することにより、実質的に改良されろ。これは、押出機のノズルと押出機のス クリュー先端との間の蓄積空間又は帯に半固体材料を導入しそしてスクリューを 引き抜く又は引き込めている間、一方ノズルとスクリューの先端との間の空間が 材料により満たされるにつれ放出ノズルから離れた方向にそれが回転することに より達成されろ。従来の重合体材料射出成型においては、押出機のスクリューの 引き込みは、ノズルと押出機のスクリュー先端との間の空間におけろ圧力の形成 により達成される。

金属合金の性質のために、押出機中で半固体の状態にこのような合金を加圧する 段階を注意深くコントロールする必要があることが分かった。所望のせん断速度 は保持されねばならず、それ故スクリューの回転のスピード及び材料が押出機に 供給される速度を支配する。これは、さらに射出ストローク前にスクリューの引 き込みのスピードを指示する。その上、半固体の金属材料を射出成型していると き、合金の組み合わされた液体・固体の状態の相分離を防ぐために、温度、圧力 及び押出機スクリュースピードの条件をコントロールすることが重要である。

下記される程度に温度プロフィル、供給速度、せん断スピード、射出圧力及び射 出速度をコントロールするのに、重合体材料の射出成型法及び機械は、有利に金 属合金からダイ注型部品の形成に用いられるように適合できる。せん断作用の不 存在とともにノズル中の温度の低下をともなう、押出機のノズルの付近の射出ス トロークの終わりの圧力の低下により、固体した金属のプラグは、従来の機械的 な停止弁の必要性及びこのような弁にともなう問題を排除するような性質のノズ ルで形成される。しかし、もし所望ならば、ノズル中に従来の停止弁を用いろこ ともできる。

本発明は、特に （ａｌ　　不活性雰囲気中に保たれた樹枝状結晶性を有する金属材料を、放出ノ ズルで一端が終わる押出機のバレル中に導入する工程；（ｂｌ　　該ノズルに向 かう方向に該バレルを通って該材料を移動させる工程； （ｃｌ　　該材料をその固相線温度と液相線温度との間の温度に加熱して該材料 を半固体のチキソトロピック状態に転換する工程；（ｄｌ　　バレルを通るその 移動中核材料をせん断して樹枝状結晶の生長を阻止する工程よりなり：　さらに （ｅ）該ノズルに隣接する蓄積帯に該材料を移動する工程：（ｆ）　　材料が該 蓄積帯へ移動する速度に実質的に対応する速度で該蓄積帯を膨張する工程； （ｇ）　　蓄積帯中の該材料のせん断を中断する工程；（ｈｌ　　樹枝状結晶の 生長を阻止するレベルで、蓄積帯中で材料の温度を維持する工程；及び （ｈｌ　　型中に該ノズルを通って蓄積された材料を放出するのに十分な力を、 蓄積帯中に蓄積された金属材料に周期的に適用する工程 を特徴とする樹枝状結晶性を有する金属材料を射出成型する方法に関する。

本発明は、又 （ａｌ　　一端に放出ノズルを有しさらに該ノズルから離れて入口を有する押出 機のバレル； （ｂｌ　　不活性雰囲気中に保たれた樹枝状結晶性を有する金属材料を、該入口 を経て該バレルに導入する供給手段；（Ｃ１該材料の固相線温度と液相線温度と の間の温度しかも半固体状態に該材料を維持するのに十分に高い温度に、該バレ ル中の材料を加熱する手段； ｆｄｌ　　該ノズルに向かって該入口から該バレルを通って金属材料を移動する 手段； （ｅ）　　該材料が該入口と該ノズルとの間の該バレルを通って移動するにつれ て該材料をせん断する手段； Ｆｆｌ　　型中に該ノズルを通って金属材料を放出する手段；よりなり、さらに （ｇ）　　金属材料中の樹枝状結晶の生長を駆出するための該ノズルに隣接した 材料蓄積帯を特徴とする樹枝状結晶性を有する金属材料を射出成型する装置に関 する。

本発明の改良された方法及び装置の他の利点は、図面に関して読んだとき、下記 の記述から明らかになるだろう。

第１図は、本発明に従って構成された射出成型装置の、部分的には断面図である 概略側面図である。

第２図は、射出ストローク中のスクリュー速度及び作動液圧を示す代表的なショ ット・トレースを説明するグラフである。

第３図は、加熱帯を確立するための加熱手段の使用を含む押出機のバレル及びス クリューの概略図である。

第４図は、射出成型装置のノズル末端の拡大した、一部断面の図である。

第５図は、一部所面図の修正スプルーポスト及びノズルの拡大図である。

第６図は、押出機のスクリューをコントロールするのに用いられる流体圧回路の 簡略にした概略のダイヤグラムである。

金属合金の射出成型は、高品質の成型部品を製造するユニークな方法である。該 方法は、それが室温のペレット、粉末又はチップから出発し、そしてそれらを不 活性の雰囲気の条件下で供給し、それにより従来の溶融ポット及びその固有な問 題を避けろ点で、高圧ダイ注型とは異なる。それは又流動助剤として重合体又は ワックスの結合剤を用いろ最近開発した射出成型法とは異なる。結合剤が用いら れないので、成型した金属製品は最終生成物であり、そして結合剤を排除する方 法を要しない。本発明に含まれる技術は、金属を射出成型させる半固体のチキソ トロピックスラッシュの形成に基づく。

本発明により生成される成型した部品の性質は、高圧ダイ注型部品と好ましく比 較されろ。成る面では、本発明の射出成型法により製造される部品は、改良され た性質を示す。例えば、本発明により生成された射出成型部品は、常に同様なダ イ注型相当品よりも低い孔度を示す。孔度は、かなり部品の可能なデザイン力を 低下させる。従って、本発明の使用により得られるさらに堅固な部品は、従来の ダイ注型部品よりも顕著な進歩を示す。

第１図は、半固体の金属材料を本発明により成型せしめるための下記の成る修正 を含んだ、実質的に従来の射出成型機１０を概略的に示す。機械１０は、室温で 適当な金属合金のペレット、チップ又は粉末の供給を受容するための供給ホッパ ー１１を含む。

本発明の目立った特徴を記述する目的のため、金属合金好ましくはアルミニウム 又はマグネシウム合金さらに好ましくはマグネシウム合金が、本発明を実施する のに用いられる適当な金属合金の例として引用されるだろう。

適当な形の容積測定フィーダー１２は、ホッパー１１の底部と連絡して、重力に よりそれからペレットを受は取る。フィーダーは、押出機へ均一な速度でペレッ トを進めるために働くオーガー（図示せず）を含む。フィーダー１２は、垂直の 導管１５を通って押出機のバレル１４の供給スロート１３と連絡し、１５はフィ ーダーのオーガーのスピードにより決定された速度で押出機のバレル１４中に一 定量のペレットを運ぶ。不活性気体の雰囲気が、金属材料の酸化を防ぐようにペ レットの供給中導管１５及び押出機のバレル１４中に保たれる。適当な不活性気 体はアルゴンであり、その供給は従来のやり方で行われる。

熱可塑性射出成型機において従来から行われているように、バレル１４は、らせ ん状の羽根１７を設けた往復可能なしかも回転可能な押出機のスクリュー１６を 受容する。バレルの放出端に隣接して、スクリューは逆止め弁アセンブリー１８ を有し、そしてスクリューチップ１９で終わる。バレル１４の放出端には、固定 盤２４に固定した静置した半型２３を有する適当な二部型２２に設けられたスプ ルーブシュ２１　（第４図及び第５図）により受容されしかも配列されたチップ ２０ａを有するノズル２０が設けられる。半型２３は、移動可能な笈２６により 運ばれる移動可能な半型２５とともに作動する。半型は、詳しく記載されるよう にノズルと連絡した適当な空洞２７を画成する。型２２は、空洞２７と連絡して おりしかもそれを通って半固体材料が型中の空洞に流れる湯道スプレッダ−２８ を含む、任意の適当なデザインのものである。図面には示されていないが、適当 且つ従来の型加熱及び／又は冷却手段が、もし必要ならば、供給される。

射出成型機１０の反対の末端は、適当な支持面Ｓ上の固定支持体３１により支持 されたアキュムレーター２９及びシリンダー３０を含む、周知の形の高速射出装 置Ａを含む。シリンダー３０の下方に、ショット又は射出ラム３２が、回転且つ 往復可能な押出機スクリュー１６のための駆動シャフト３４と周知のやり方で操 作上接続しているスラスト軸受及びカプラー３３中に突き出している。スラスト 軸受及びカプラー３３は、ショットラム３２が単に往復し、所望のとき回転しな いように、駆動シャフト３４からショットラム３２を分離する。駆動シャフト３ ４は、従来の形の回転駆動機構３５を通して延在し、それは駆動シャフト３４に スプラインをつけて、駆動シャフト３４が回転している間ショットラム３２の往 復運動に応して駆動シャフト３４の水平の往復運動を行う。このシャフトは、次 に周知のタイプの駆動カップリング３６を通して押出機のスクリュー１６とカッ プリングして、高速射出装置Ａの操作に応じてバレル１４内の高速の軸運動とと もに押出機のスクリュー１６へ回転を伝える。適当且つ従来の液圧コントロール 回路（特に第６図に示す）が、従来のやり方で用いられて記述されたやり方で射 出成型機１０の操作をコントロールするだろう。

代表的には、射出成型機１０の操作は、バレル１４内で押出機のスクリュー１６ を回転させて、スクリューチップ１９とノズル２０との間の材料蓄積室Ｃ（第１ 図）へ、供給スロート１３を経て供給される供給原料即ち金属材料を進めそして 連続的にせん断する。記述されるべきタイプの適当な加熱手段が、バレル１４に 熱を供給して、その固相線温度の上でその液相線温度の下である温度で、どろど ろした又は半固体の状態への供給原料の転換をもたらす温度プロフィルを確立す る。この半固体の状態で、材料は押出機スクリュー１６によりせん新作用にかけ られ、そしてこのような材料は、連続的にバレルの放出端に向かって進み、十分 に蓄積された容積で逆止め弁１８を通って、最終的に押出機スクリュー１６の高 速前進運動をして型充満射出又はショットを達成させる。高速射出装置Ａは、適 切な時間（説明されるやり方で）機能して、ショットラム３２を前方、又は押出 機の放出端に向かって移動させ、スラスト軸受３３及び駆動シャフト３４の前方 連動を生ずる。駆動シャフト３４はカップリング３６を経て押出機スクリュー１ ６のシャフトにカップリングするので、押出機スクリュー１６は前方に早く移動 して型充満シ３ットを完成させる。逆止め弁アセンブリー１８は、型充満ショッ ト中室Ｃ中に蓄積された半固体材料の戻り又は後方運動を防ぐ。

第２図は、ミリ秒のショットサイクル時間対１平方インチ当たりのポンド（ｋＰ ａ）の押出機スクリュー液圧の流体のショット圧力並びに１秒当たりのインチ（ ｃｒｎ／秒）の押出機スクリューショット速度をプロットした代表的なショット トレースを示す。このショットトレース又はプロフィルは、高圧ダイ注型から生 ずるものとはそれ程異なっていない。両者において、型は材料の固化を避けろた めに早く充満させなければならない。これは、代表的に５０〜１９０ｉｎ／秒（ １２５〜４７５ｃｍ／秒）のラム及びスクリュー系の高い線状速度を水系に要求 する。

本発明の重要な目標は、ショットサイクルの初めの部分中に短い時間内に最大の 射出速度に達することであり、このような速度を必要なショットの大きさを確立 するための十分な時間保ち、次に型の空洞が押出機スクリュー１６の衝撃及びリ ボランドを避けるために急速に速度をセロにすることにある。

射出成型中の金属合金の温度プロフィルは、又特に重要であり、一般に、このよ うなプロフィルは、多数の加熱帯による温度の上昇を含み、押出機ノズル中の最 後（下方）帯は、ノズルチップ２０ａで温度を価かに低下させろ。僅かな低下は 、射出ストロークの完了時の圧力の低下とともに働いて、ノズルチップに残る金 属合金の残りからプラグを形成させる。プラグは、金属のショットの最も最後の 部分から形成されろ。このようなプラグの使用は、プラグそれ自体がこの機能を 果たす限り機械的な逆止め弁の必要性がない。金属合金プラグは、説明されるよ うにこのような充填段階中スクリュー１６の引き込みのために蓄積室Ｃの再充填 中妨げられない。

考慮されているタイプのスクリュー押出機を供給する二つの主な方法がある。一 つの方法は、一般に「不足（ｓｔａｒｖｅｌ供給」として知られ、バレル中の材 料がバレルの十分な容量よりも少ないような速度てバレルに材料を運ぶことを含 む。従って、押出機の出力は、フィーダー１２によりコントロールされる。第二 の方法は、−ｉに「洪水（ｆｌｏｏｄ）供給」として知られており、単にペレッ トにより供給スロート１３を満たし、スクリューをして最大の可能な速度で材料 を運び去らすことにより達成されろ。この場合、押出機の出力は、スクリュー１ ６のデザイン及びその回転速度に依存する。

特表平３−５０４８３０　（４） 熱可塑性材料のスクリュー押出機は、概して洪水供給の条件下操作される。押出 機スクリューの羽根のポンプ作用は、圧力をして押出機スクリューの前に形成さ せ、それにより蓄積帯が材料により充填されるにっれバレル中でスクリューを後 方に移動せしめ、従って新しいサイクルを開始するためにスクリューの自動的な 戻り又シよ引き込みを確立する。この実験により、論理は、マグネシウム合金ペ レットの洪水供給が又操作の好ましい方法であることを示唆する。それは蓄積帯 Ｃが次に、不足供給が蓄積帯の不充分な充填をもたらすだろうとＬ）う可能性及 びそれにともなう成型した生成物中の空気の捕捉の可能性をおかす代わりに、チ キソトロピックスラリーにより充填されるからである。しかし、洪水供給又は不 足供給の条件が用いられるとき、生成物の品質において顕著な差は見出だされな い。しかし、金属材料の不足供給は、押出機スクリューを回転させるのにより少 ないトルクが要求される限り、洪水供給より好ましい。それ故、スクリュー１６ の回転速度によりスラリーに伝達されるせん断を処理量に関係なくコントロール することができる。スクリューの回転は、１２７〜１７５ｒｐｍの範囲にあるが 、特定の成型条件を受は入れろために変化できる。

前述から、スクリュー１６は蓄積室Ｃへの押出機のバレル１４に沿う半固体材料 の前進を助けるばかりでなく、射出サイクル中の望ましくない樹枝状結晶の生長 及び液体・固体相の分離を防ぐために、押出機中の材料のせん断を行う。スクリ ュー１６の回転は、５〜５００回／秒のせん断速度を達成するための速度に保た れる。

前述したように、固体金属のプラグは、型の充填の次の完了に残る残留物からノ ズルに形成される。プラグは「よｔ！れ（ｄｒｏｏ　ｌ）　Ｊを防ぐのに完全に 有効であり、従ってノズル２０の放出端て機械弁の必要性をなくする。プラグの 上方の圧力の不存在は、プラグをして次のショットまで適所に止めるばかりでな く、スラッシュを形成する固体及び液体の成分の相分離の可能性を避けさせる。

押出機スクリュー１６は、バレル１４の内面及び羽根１７の上に適当な硬い表面 材料を有する適当な材料例えば熱間加工工具鋼から構成される。通常の操作温度 におけるスクリューの外径とバレル１４の内面との間の代表的な許容差は、約０ ０１５インチ（０４０闘）である。スクリューの羽根１７は、支持部材３１に向 かって供給スロート１３を超えて延在して、スクリューの回転を停止できろスク リューシャフトのハブ中の金属細粉の充填を防止する。

バレルｌｊＮよ、好ましくは６００℃以上の操作温度で強さ及び疲労抵抗をもた らす高ニッケル合金ｌ−７１８（５０〜５５重量％のニッケル、１７〜２１重量 ％のクロム、４．７５〜５５０重量％のコロンピウム及びタンタル及び２８０〜 ３３０重量％のモリブデンそして合金の残りを形成する少量の他の金属、１００ 重量％とする）の外殻を有するバイメタルである。合金■−７１８は考慮中の温 度でマグネシウムの存在下急速に腐蝕するので、合金例えばＳｔｅ　１１ｉｔｅ 　（商標）１２（約２８５重量％のモリブデン、約１７５重量％のクロム、最大 ３０重量％のニッケル及び鉄、約３４重量％の珪素及び残りが１００重量％まで の量のコバルト）のライナーがバレル１４の内面に収縮して適合される。化学的 及び熱的抵抗、シラット圧力に抵抗できる十分な強さ及び摩耗に対する抵抗を有 するどんな適切なバイメタルバレルが用いられろ。

本発明を実施するのに用いることのできる代表的なマグネシウム合金は、９０重 量％のＭｇ、９重量％のＡｌ及び１重量％のＺｎを含むＡ２９１Ｂである。この 合金は、４６５℃の固相線温度、５９６℃の液相線温度を有し、さらに約５８０ ℃〜５９０℃好ましくは５８５℃の所望のスラッシュ形態温度を有する。従って 、本発明の装置は、熱可塑性射出成型で出会うものよりも遥かに高い温度で操作 されねばならない。

第３図は、バレルの外面を囲みさらに好ましくは加熱帯２１〜ｚ６に分割される 押出機の加熱装置を示す。一般に、金属合金のペレットは、バレルが一部誘導に よりそして一部セラミックバンド抵抗ヒーターにより加熱される一方、押出機の バレルを通る誘導により加熱される。誘導熱は、非常に早く応答し、そして抵抗 ヒーターより高いワット密度をもたらす。しかし、抵抗ヒーターは、簡単且つ安 価であり、合金が最高温度に近付きそして早く変化する熱負荷がないときに用い られる。

第３図は、供給スロート１３の正に下方の加熱帯Ｚ１におけるバンド抵抗ヒータ ー３７の使用を示す。説明のために、このヒーターは１１００ｗを供給できろ。

加熱帯Ｚ２ば、バレル１４に沿ってかなりの長さで延在している誘導ヒーターコ イル３８を利用する。従って、誘導ヒーターコイル３８は、比較的早い速度で金 属合金のスラッシュ温度までそれを加熱するのに利用される。帯Ｚ２中の誘導加 熱に必要な電力は、約２４ｋｗであろう。

ノズル２０への方向で、加熱帯Ｚ３は、例示として４．７ｋｗを供給できる一連 のバンド抵抗ヒーター３９を利用する。加熱ＮＺ４は、３．２ｋｗまで供給でき るバンド抵抗ヒーター３９を利用する。加熱帯Ｚ３及びｚ４は、適切なコントロ ールされた空冷手段を設けたシュラウド４０中に囲まれろ。これらの部品は、ス テンレス鋼から形成され、そして所望ならば０５インチ（１，２５ｃｍ）の絶縁 物の内層を有する。スラッシュの温度が、ノズル２０とスクリューチップ１９と の間の材料蓄積室Ｃ中で、その最高に達するか、又は少なくとも非常にそれに近 付く。蓄積室は、一部加熱帯Ｚ３内にそして一部加熱帯ｚ４内にある。

帯ｚ５は、０．７５ｋｗまでを供給できるバンド抵抗ヒーター４２を利用して、 ノズル２０の上方部分に最初の比較的高い温度を保つ。加熱帯Ｚ６は、０．６ｋ ｗまで供給できるバンド又はコイル状の抵抗ヒーター４３を利用し、そしてノズ ル２０の残りさらに一部ノズルチップ２０ａに第二の比較的低い温度を保つ。

第３図は、原料がバレル１４の後端又は上方端に隣接したバレル１４に送られる ことを示す。バレルのこの末端で、制限された加熱のみが生ずるが、材料の顆粒 は、スクリュー１６により導入され、そして加熱帯Ｚ１へ前方又は下方に移動し 、ヒーター３７により予備的加熱にかけられる。材料は次にさらに下方に進み、 加熱帯Ｚ２て誘導コイル３８のさらに顕著なしかも過激な加熱にかけられろ。

加熱帯Ｚ２を通って、材料は半固体の状態に維持され、−万バレル１４の下方に 連続的に運ばれそして順次加熱帯２３〜ｚ５を通る。帯Ｚ３では、材料は、変性 した樹枝状結晶の球状粒を有するチキソトロピックであり、そしてショット又は 材料蓄積帯Ｃへ逆止め弁アセンブリー１８を過ぎてスクリュー１６により移動し 、Ｃではその温度は加熱帯Ｚ４でヒーター３９により保たれ、そして好ましくは 僅かに上昇してせん新作用の中断による樹枝状結晶の生長を防ぐ。材料が蓄積帯 Ｃに送られるにつれ、この帯の容積は、連続的にスクリュー１６の引き込みによ り、蓄積帯の充填速度に実質的に相当する速度で増大し、それにより蓄積帯中の 圧力の上昇を避ける。

全体の操作中のこの点で、射出ショットを行う直前の蓄積帯Ｃへの金属スラッシ ュの導入により、温度プロフィルのピークを設定することが重要である。十分な 高い温度が加熱帯Ｚ４に保たれて、スラッシュ形態を保ちそして溶融且つ透明に するために液相線温度より非常に高い温度を要する合金の固体化を防ぐ。加熱帯 ｚ４の温度は、スラッシュ中に約６０％より多い固体の存在を防ぐのに十分でな ければならないが、加熱帯Ｚ３の温度は、スラッシュの有効なボンピングからス クリューを防ぐのに十分に高いものであってはならない。例えば、スクリューの 作用によるスラッシュのポンピングは、５％以下の固体で非常に無効である。異 なる合金が、合金含量に応じて実質的に異なる温度プロフィルを要求する。温度 を選択する決定的なファクターは、最終の射出成型ショット中に望まれろ固体の ％である。型のゲートのデザインも又温度の選択に作用を及ぼす。

逆止め弁アセンブリー１８は、第４図及び第５図に最も良く示されている。この タイプの弁は周知であり、そしてその外径がバレル１４の内部とぴったりした走 行はめあいを確立する滑りシールリング４４よりなる。好ましくはリング４４の 外径とバレル１４の内径との間のクリアランスは、０５〜２ミル（１２７〜５１ ミクロン）である。その外側の摩耗面は、適当な材料例文ばＴｒｉｂａｌｏｙ　 （商ｍ）　Ｔ−８ｏ　ｏ　（コバルト、モリブデン、クロム合金〕による硬い面 である。逆止め弁アセンブリー１８を構成する追加の協動部品は、スクリューチ ップ１９の実質的に円筒状のボデ一部分４５を含み、それは周縁が連続している 静置シールリング４６で後方に向かって終わり、４６に対して滑りシールリング ４４の後縁は、逆止め弁アセンブリーに近くしかもスクリュー領域へのスラッシ ュの逆流を防ぐために置かれる。実質的なりリアランスが、滑りシールリング４ ４の内径とスクリューチップ１９の円筒状のボデ一部分との間に存在する。この クリアランスは、滑りシールリングとスクリューチップの円筒状部分との間の相 対的軸運動を行わせ、スラッシュの流れ領域をもたらす。滑りシールリング４４ は、スクリューチップ１９中の軸のスラッジ−流れの通路５０を画成する、その 間に空間を有する多数の耳状の突起４９により、スクリューチップ１９上に制限 される。突起４９は、スクリューチップ１９上にこのリングを閉じ込めろように 、滑りシールリング４４の隣接する端面と重なり合う関係で外方に延在する。

従って、スクリュー１６の連続回転は、スクリューチップ１９の静置シールリン グ４６の外面の周りで加圧下スラッシュを送り、そして滑りシールリング４４の 隣接する端面に対して作用して、静置シールリング４６から離れて後者を前進さ せて、通路５０を通りスクリューチップ１９の前の蓄積帯Ｃヘスラッシュをして 滑りシールリング４４の内径とボデ一部分４５の外面との間に流す。

射出ストローク中のスクリュー前進運動は、静置シールリング４６に置くように 、滑りシールリング４４を後方に進める、蓄積帯Ｃ中の圧力の急速な形成をもた らし、それにより射出成型ショット中バレル領域ヘスラッシュが後方に流れるの を防ぐ。

射出成型機械１０は、熱可塑性射出成型で生ずるのより非常に早い射出スピード で操作するのを目的とする。例えば、機械１０は、従来の熱可塑性射出成型機械 のそれより１００倍早いオーダーでのスピードで半固体合金を射出できる。

機械１０は、グイ注型機械の高温度及びショットスピードと、プラスチック射出 成型システムで用いられるのと同じ往復スクリュー押出機を組合わせる。例えば 、型２２の充填中、スクリューは１５０インチ／秒（３８１ｅｍ／秒）に近いス ピードで前進する。

射出装置２９の圧力は、１８５０　ｐｓｉ　（１２，７４６ｋＰａ）に達する。

半固体合金を取り扱うのに適合された代表的な射出成型機械は、射出ストローク 中３５．３００ボンド（１５７，０００Ｎ）の最大の静刃そして引き込みストロ ーク中２２．６００ボンド（１０１，００ＯＮ）のそれを発生する。

第４図及び第５図は、その前方に突き出した位置のスクリュー１６を示し、スク リューチップはノズル２０の通路５２へ前方１こ収束する入口５１で受容される 。第４図は、押出機ノズルチップ２０の末端とスプルーのブツシュ及びランナー アセンブリー５３との間のシールの確立を説明する。このようなアセンブリーは 、型２２と連絡しているランナースプレッダ−２８を含む周知のタイプのもので ある。通路５２を取り囲むノズルチップ２０ａの外端には、スプループッシュコ ンベヤ２１上に形成される凹の半径の表面５７上に置かれた凸の半径の表面５６ を設ける。表面５６は、好ましくは凹の表面より儀かに小さく、二つの部品は適 当な力の下で係合されろとき高圧の線のタイプのシールが得られる。

この配置は、熱可塑性射出成型技術で利用されているのに似てし）ろが、ただし 熱可塑性射出成型技術では、ノズルチップはスプル−ブツシュから引き込んで生 じたスプルーを破壊する。

本発明を実施するのに、多くのサイクルの全成型操作につし）てスプルーブツシ ュ２１に対してシールしたノズルチップ２０ａを維持し、それによりそれぞれの ショットの間ノズル２０の通路５２の出口末端に隣接してスラッシュ残留物を固 体化又は凍結させ、そして固体化した金属のプラグを形成させることが好ましい 。固体化されたプラグは、逆止め弁として働いて、スラッシュが次のショットの ために蓄積帯Ｃに集められる一方、「よだれ（ｄｒｏｏｌ）又はドリッピング」 を防ぐ。次の射出ストロークにより、プラグは型に押し入れられ、そして再溶融 及び／又は破壊され、成型されている部分中に分散される。このやり方は、よだ れを防ぐ機械的弁の使用の必要性をなくし、そして又このような弁中に形成さね しかも最終的に有効且つ安全なその操作を妨げる酸化物又は他の不純物の可能性 を防ぐ。

顕著な圧力の形成が蓄積帯Ｃの充填中に存在しないため、インジェクターノズル チップ２０ａ中のプラグは、連続するショット間の適所止まり、シールとして有 効に機能する。ノズルのチップにおける帯Ｚ６（第３図）の温度の僅かな低下及 びノズルチップ２０ａと型スプルーブツシュ２１との間の接触は、ノズル通路５ ２中の合金の固体化を助ける。従ってプラグは、射出成型機械の非常に限られし かも閉じ込められた領域で形成され、そしてその形成は、射出ストロークの完了 まで遅れさせられる。その結果、その冷却した固体化した性質によるプラグ中の 樹枝状結晶の形成は、ノズルチップ２０ａに制限され、そして成型操作に悪影響 を与えない。

第５図は、スプルーランナースプレッダ−２８の修正を示す。

このスプレッダ−のチップは凹であって、ノズルチップ２０ａから射出されたプ ラグが捕捉できる浅いポケット又はくぼみ５８を形成する。この構造は、各射出 ショットのその初めにおいてプラグの前端を均一に捕捉することを助ける。プラ グの上方からの射出された半固体材料は、型２２中へ捕捉されたプラグ上及び回 りを流れる。従って、プラグは、その成型後者部分から切り取られるスクラップ の一部となる。

射出ストロークの完了後のスクリュー１６の引き込みは、熱可塑性射出成型方法 のそれとは全く異なって行われろ。熱可塑性射出成型機械では、スクリュー押出 機の前面に蓄積された材料の圧力は、スクリューの引き込みのために用いられろ 。前述したように、マグネシウム合金などの射出成型において、ショットの完了 後の蓄積帯Ｃ中の圧力を最小にし、従って適切な液圧コントロール回路を経て高 速射出装置Ａの正の逆操作により押出機スクリュー１６の引き込みを要すること が最善であることが分かった。引き込み速度（よ、連続するショット間の所望の 使用率又は経過時間に応じて変化する。引き込み速度は、押出機のスクリュー１ ６が十分に引き込んだ位置に達した直後に機械が射出するようにセットされる。

即ち、もし３０秒のサイクルが望ましいならば、スクリューが十分に引き込むの に約２５秒を要するように引き込み速度はセットされる。遅い引き込みは、材料 の適切な加熱に最大の時間を許し、材料はスクリュー１６により、バレル１４の 供給帯の下方から最終的に次のショットのために供給蓄積帯Ｃに進む。

完全なサイクル時間は、ショットの大きさに依存し、１０〜２００秒まで変化す る。

第６図は、概略的な形で、ショットラム３２の操作をコントロールする装置６０ を開示する。一つの例外として、コントロール装置６０は、従来の部品よりなる 。

シミツトラム３２は、シリンダー３０のエキステンション６１に延在し、その中 でピストン６２は往復可能である。ピストン６２は、ショットラム３２に接続し 、３２は前述のやり方で押出機のスクリュー１６に結合している。シリンダーの 一端から、エキステンション６１は、液圧ライン６３が延在し、エキステンショ ンの反対の端から同様なライン６４が延在している。ライン６３及び６４は、方 向制御弁６５と連絡し、６５はその間を延在している二つの組の流体通路６７． ６８及び６９，７０を有する往復可能なスプール６６を有する。弁６５は、圧力 流体アキュムレーター２９、流体ポンプ８３及び流体貯槽７４と連絡している流 体ライン７１と連絡している。弁６５は、又貯槽７４に延在している流体ライン ７５と連絡している。

コントロール弁６５は、分岐７６を含むことにより修正され、７６はバイパスチ ェック弁７８を有する調節可能な流量弁７７を経てライン７１と弁６５との間の 連絡を確立する。これらの部品は、前述の弁では従来通りではない。弁７８及び それに付属する部品の目的は、次に記述されよう。

ショットラム３２のピストン６２に固定されて、従来の一次速度及び変位トラン スデュサー（ＬＶＤＴ）８０の一部を形成するアクチュエーター７９がある。ト ランスデュザー８０は、従来のサーボ増ＨＭｓｉ及びコンピューター８２に組合 わされている。

コンピューターは、サーボ増幅器８１からアナログ信号を受は取って、ピストン ６２の運動のスピードを示す。サーボ増幅器８１は、又サーボパイロット弁８４ と組合わされ、８４は流体ライン８６及び８７によりコントロール弁６５のそれ ぞれスプール調節器８８及び８９に組合わされろ往復可能なスプール８５を有す る。

弁８４は、又流体ライン９０によりポンプ９１を経て貯槽７４へ組み合わされ、 流体戻りライン９２により貯槽に組み合わされる。

第６図に示されたコントロール装置６０は、射出ストローク又はショットを行う 準備にシリンダー６１中で十分に引き込んだショットラム３２のピストン６２を 有する。

コントロール装置６０の操作では、サーボ増幅器８１は、コンピューター８２か ら信号を受けて、ピストン６２の前進するショットスピードをきめ、そしてピス トン６２の実際のスピードがコンピューター８２に存在するスピードと一致する 迄トランスデュサー８０からの信号に従ってそれ自体調節する。コンピューター ８２は、トランスデュサー８０により測定されるように、ラム３２の位置に従っ てその信号をサーボ増幅器８１へ変化させるためにプログラムされる。射出スト ローク中の現在のラム位置で、コンピューター８３は信号をサーボ増幅器８１へ 変化させて、パイロット弁８４のスプール８５を調節して、ラム３２のコントロ ールされた減速を行う。これは、ときにｒｄｅｒａｍｐＪとされろ。

コントロール装置は、コンピューター８２との回路中のスイッチ（図示せず）を 閉じることにより作動し、それによりパイロット弁８４のスプール８５は、アク チュエーター８３により調節されてポンプ９１とアクチュエーター８９との間の 連絡を行って、コントロール弁６５のスプール６６を右方にシフトさせ、それに よりシリンダーエキステンション６１の右端、蓄積器２９及びポンプ７３との間 に通路６９を経て直接の連絡を確立する。シリンダーエキステンシコンの反対の 端は、通路７０を経て貯槽７４と直接連絡する。ピストン６２　（そして結果的 にスクリュー１６）は、従って型２２へ蓄積帯Ｃから材料を射出するために、急 速に前進する。

ピストン６２が前進するにつれ、トランスデュサー・アクチュエーター７９は又 前進する。アクチュエーターが前もってセットされた減速点に達するとき、パイ ロット弁８４がコンピューター８２及びトランスデュサー８０からの信号に応答 して、コントロール弁６５を調節し、そしてライン６３及び６４との係合が一部 外れて通路６７及び６８を移動する方向にスプール６６をシフトし、それにより シリンダーエキステンション６１に割り当てられろ流体の量を減少させ、そして ピストン６２の運動を減速させる。

ピストンがその予定されたストロークの終わりに達したとき、トランスデュサー ８０は再びパイロット弁８４を操作し、通路６９を通る流体の流れを止めるのに 十分な距離にコントロール弁６５のスプール６６をシフトし、それによりピスト ン６２の前進運動を停止させる。射出ストロークは、次に完了する。

射出ストロークの完了後、トランスデュサー８０及びコンピューター８２からの 信号は、パイロット弁８４のスプール８５をして、ポンプ９１からの流体が、通 路６７及び６８がそれぞれ流体ライン７５及び７６と連絡する位置にコントロー ル弁６５のスプール６６の運動を行う位置に移動させる。これは、ポンプ７３か らの流体をしてピストン６２を後方に動かし、そして新しい材料が他のショット を行うｐａ備で蓄積帯Ｃに供給されるにつれ供給スクリュー１６を引き込める。

ピストン６２及び供給スクリュー１６が引き込む速度は、ノズルをンールするプ ラグを射出するのに十分な、蓄積帯Ｃ中の圧力の形成を避けろようなものである 。引き込みの速度は、トランスデュサー８０によりモニターされ、そしてコント ロール弁スプール６６の調節を行って流体ライン７５及び７６に関してその通路 ６７及び６８を相殺しそして通路６８を通る流体の流れを制限するように、コン ピューター８２にプログラムされる前もってセットされた速度に比較されろ。

供給スクリュー引き込みの適切な速度をきめるのに時間を一定に保つために、調 整弁７７は手で操作されて、流体が通路６８を通っテ流れる最大速度で正のコン トロールをもたらず。弁７７（よ必須ではなく、それは成型操作を開始したとき セットアツプ時間を単に縮小するに過ぎない。もし弁７７が用いられるならば、 スプール６６が通路６８を通る流体の流れを制限するために調節されろとき、バ イパスチェック弁７８は、過剰の流体の循環のために設けられる。

供給スクリュー１６を引き込ませるのに必要な時間の長さは、多くのファクター に依存し、その主な一つは、型２２から成型した部分を冷却且つ取り出すのに必 要な時間である。成型した部分の冷却時間、そして結果的にスクリュー引き込み 時間は、ポンプ７３をして供給スクリューが引き込むにつれてアキ、ムレ−ター フ２に再注入させうる程十分に長い。

多くの部品が射出成型され、そして本発明の方法及び装置を評価する目的のため にテストされる。生成される部品は、降伏強さ、極限強さ、伸び、弾性モジュラ ス、腐蝕及び適切ならば孔度を含む機械的な性質の測定を行わせるための、丸い 引張りバー、矩形の衝撃バー及び平板の腐蝕パネルを含む。これらの部品は、周 知の市販の高圧グイ注型法により作成された同一の種類の部品と好ましく比較さ れる。

多くの異なるマグネシウム合金が用いられ、その規格上の組成は下記の通りであ る。

合金　　　　　　　　　成分 ＡＺ９１　　　　９０．００％マグネシウム９００％アルミニウム １、００％亜鉛 ＺＫ６０　　　　８３．５０％マグネシウム６００％亜鉛 ０５５％ジルコニウム ＡＺ　８０　　　　＞９１．００％マグネシウム８００％アルミニウム 亜鉛（痕跡） 合金ＡＺ９１の種々の修正した組成物は、又指示されたように射出成型された。

種々の型が用いられて、前記のタイプの部品を作り、このような型は、本発明の 射出成型機械及び周知のデザインの標準の高圧ダイ注型機械と交換可能であった 。適切ならば、油加熱を用いて両方の操作で型を加熱した。ショットのサイズは 、注型された物品に応じてマグネシウムの０５〜】６ポンド（０２３〜０、７３ ｋｇ）の範囲内から選ばれた。８００インチ／秒（２０３２ｃｍ／秒）のゲート 速度を用いた。

第３図の温度帯と一致する種々の合金の温度プロフィルを、グイの温度、押出機 の条件及びショットの条件についての詳細とともに下記に示される。

温度のプロフィル（’ｅ） 帯１　　　　　５７５　　　　　　６３０　　５７５帯２　　　　　５８０　　 　　　　６３２　　５８０帯３　　　　　５８２　　　　　　６３４　　５８２ 帯４　　　　　５８４　　　　　　６３５　　　５８４帯５　　　　　５８５　 　　　　　６３５　　５８５帯６　　　　　５６５　　　　　　６２０　　５６ ５ダイ温度　　　　２３２　　　　　　　２３２　　　２３２押出機の条件 供給速度：　　　３０１ｂ／時（１３，６ｋｇ／時）供給時間二　　６０秒（ダ イ上方位置）７０秒（グイ下方位置） 引き込み時間：　　７５秒（２４身ンチ（６，１ｃｍ）の昇降行程）スクリュー スピード：　　　１２５ｒｐｍダイ開放のためのスクリュー引き込み：　　０． ３７５インチ（０，９５ｃｍ　）ショットの条件 早いショット１スピード＝　　１２０インチ／秒（３０４，８ｃｍ／秒）早いシ ョット２スピード：　　１３５インチ／秒（３４３ｃｍ／秒）遅い衝撃スピード ：　　　　　１０インチ／秒（２５，４ｃｍ／秒）開始時早いショット２位置： ０２インチ（０，５１ｃｍ）遅い衝撃位置：　　　　　　　　１．４５インチ（ ３，６８ｃｍ）１５５インチ（３，９４ｃｍ　） ショットサイクル（ＤＷＥＬＬ）時間：　２０秒蓄積室中にかなりの圧力の形成 がなくそしてプラグが押出機からの溶融した材料のよだれ又は危険な放出を防止 できるので、本発明の射出成型機械に特別なスプルー破壊メカニズムを設ける必 要がない。固体化したプラグを破壊するのに型２２を単に開放する必要があり、 そしてこの点てこのような開放は、０．３７５インチ（０，９５ｃｍ）引き込む スクリュー１６により生じた。

早いショット１スピード、早いショット２スピード及び遅い衝撃スピードは、実 際の射出ストロークを扱う。第一のスピードは、射出ストロークを開始するのに 依存し、第二のスピードは型のくぼみを充填するための最大のショットスピード を決定し、そして遅い衝撃スピードは、それが型２２が完全に充填した正にその とき前進を停止するようにスクリュー１６を遅くすることにある。

これは、押出機スクリュー１６及び高速射出装置の運動量による衝撃を防止する 。

第２図は、代表的な射出ショット中に生ずることを説明している。特別なスピー ド及び遷移位置は、成型した部分の品質に影響する。もし射出スピードが余りに 遅いならば、合金の早過ぎる固体化が、型２２のゲート及びランナーで生じ、短 いショットを生ずる。もし射出スピードが余りに早いと、装入物の霧化が生じ、 部分に非常に高いレベルの孔度を生ずる。理想的なスピード又はスピードの組合 わせは、型が完全に充填された正にそのときノズルチップ２０ａ中でプラグが凝 固又は固体化するようなものである。一般に、早いショット２スピードは、ショ ットへ約００１インチ（０，２５４ｍ）で開始し、遅い衝撃スピードは約０．０ ２インチ（０５７ｍｍ＋）で開始した。

引張り降伏　極限引張り　伸び（％） 強さ　ＫＳＩ　　強さ　ＫＳＩ タイプ　　　　合金　　　（ｐＡＸ１ｏ’）　　　（Ｐ人Ｘ］０６）　　　−一 高圧グイ注型　人Ｚ９ｉＸＤ　　　２３．１（１５ｇ）　　　３０．５（２１０ ）　　　３．３射出成型人Ｚ９１ＸＤ”ｂ２３．４（１５８）　　　３０．６（ ２１０）　　　３．９射出成型　　　人Ｚ８０　　　２１　　（１４５）　　　 ３０　　（２０７）　　　３射出成型　　　ＡＺ９１Ｂｃ　　　ギアケースカバ ーモジュラス　　　腐蝕　　　　孔度％ 高圧ダイ注型　　　　　　　　　＜　１０　（２５４）　　　　３．２射出成型 　　　　　６．２（４２）　　　　６．０（１５２）　　　　１．７射出成型 射出成型　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１４ａ−１０〜３０％固体 ｂ＝−次固体〈５０ミクロン Ｃ＝４０〜５０％固体 前述の合金ＡＺ９１の種々の組成の中で、ＡＺ９１ＸＤは、痕跡量のべＩＪ　Ｉ Ｊウムを含み、特別な注意が腐蝕抵抗を助けるのに不純物を少なくするのに払わ れた。ＡＺ９１Ｂは、燃焼を遅らすために痕跡量のベリリウムを含む。

スラッシュ中に保持されろ固体の％は成るテストではがなり変化したが、得られ た部分は完全に満足できた。引張り降伏強さ及び極限引張り強さは、伸び％とと もにグイ注型及び射出成型の部品の両方に匹敵する。表示された腐蝕速度は、標 準の１０日塩／霧テストから求められ、そのテストでは部品は共通の表面条件に 砂みがき又は回転されろことにより製造されそしてテストの前と後で計量された 。結果は、１年間腐蝕されたミル（ミクロン７年）の相当数として報告される。

従って、射出成型部品の腐蝕速度は、平均で１年当たり１０ミル以下（２５４Ｅ クロン／年）であり、そして同様な高純度グイ注型部品と等しがった。機械的な 性質は、丸い断面及び２インチ（５，１ｃｍ）のゲージ長さを有する部品から採 取されたテストカバーから求められた。

孔度の比較テストでは、高圧グイ注型により生成した市販のギアケースカバーを 、本発明の方法に生成した同じカバーと比較した。射出成型ギアケースカバーは 、少ない孔度を示した。テストされた部品の密度はアルキメデスの浸漬法を用い て測定され、射出成型部品ではダイ注型部品に比べて、３％以上から約１５％へ ５０％の孔度の低下があったことを示した。顕著に低下した孔度は、ファクター の組合わせによるものと思われるが、溶融した金属の非常に低い粘度に対して、 半固体スラッシュの増大した粘度に主としてよるものと思われる。

金属合金は型に射出される前に部分的に固体化していたので、得られた高い粘度 は、ショット帯及び型のランナーに乱れをより生じさせなかった。それは、又高 圧液状金属ダイ注型にともなうスプレィ及び渦巻き状のパターンの代わりに、型 のくぼみに固い前面の充填物を満たす。型への部分的に固体の材料の射出は、又 液体金属の固体化による小さい収縮をもたらす。

成る性質を増す複合体を形成するために、金属の部分に不連続な相を加えること がしばしば望まれる。例えば、アルミナ粒子がダイ注型されるへきマグネシウム 合金に加えられて、ダイ注型の部分の摩耗抵抗を増大させる。又、珪素又は炭化 硼素のファイバー又はウィスカーが補強のためにこのマグネシウム合金に加えら れ、従って部分の機械的性質を増大させろ。本発明はこのような複合部品の形成 を行わせろ。

前記のタイプのギアケースカバーは、約０５重量％のアルミナ粒子を含む合金Ａ Ｚ９１Ｂを用いてうまく射出成型された。形成した部品中のアルミナの分布は、 非常に均一であることが分かった。同様に、２重量％のアルミナが摩耗抵抗を改 善する目的で合金ＡＺ９１ＸＤに加えられた。テストされた射出成型部品は、ア ルミナが表面の品質に悪影響を及ぼすことなく均一に分布したことを示した。

前述の種々の部品の射出成型では、基本的な機械部品が用いられた。又、ショッ ト速度を捕捉するためにＮ１ｃｏｌｅｔデジタルオツシログラフを含むデータ捕 捉システム及び前記の基本的なマンクロプロセッサーを用いた。

拡大した実験が、少なくとも一つの例で、８００ショット以上を含む１６時間に わたる期間を含み、射出成型機械及び方法の性能を評価するのに行われた。パー ジショットは不必要であった。

射出成型機械は良好に操作され、方法のデータは方法の劣化の徴候を示さなかっ た。逆に、ショット及び温度プロフィルは、長期間の操作中より安定になった。

拡大した例の間、使用率は低下又は増大できろ。例えば、それぞれ１時間の間に ９０秒の使用率は６０秒に低下し、次に４５秒となり、次に最後に３０秒に低下 した。方法の性能の部品の品質について悪し）作用は観察されなかった。

説明されたように、多くの利点が、本発明の改善した射出成型の方法及び装置か ら誘導される。金属部分のダイ注型にともなう利点は保たれる一方、溶融物の損 失の問題、混入、スクラップ及び制限された位置のダイの充填は排除される。

ダイ注型操作と比較して、本発明は、改善された収量、かなり低いエネルギー消 費、増大した生産性及び改善した型の寿命をもたらす。

本発明は、熱可塑性材料の射出成型の固有の利点の多くをしてチキソトロピック 金属部品の成型に得らしめる。しかし、従来の熱可塑性射出成型法に対するかな りの修正が望ましいことが分かった。例えば、熱可塑性洪水供給とは区別される ように不足供給が有利である。さらに、実質的に高い温度が、注意深く選択され た温度プロフィルとともに用いられる。

帯の温度のコントロール及びせん新作用の中断は、ノズルチッププラグの形成を 生じ、それは機械的な逆止め弁の従来のスプリング負荷又は他のタイプの使用に より生ずる追加の複雑さ及び問題を排除するばかりでなく、射出成型操作に関す る安全条件を実質的に改善する。逆止め弁で生ずる通常の摩耗は、操作者に潜在 的な危険を生ずるばかりでなく弁メカニズムの次の摩耗に付加するよだれ又は加 熱材料の爆発的な放出を生じさせる。

溶融した金属の射出成型の問題に対する重要な解決は、半固体材料の処理速度と 押出機スクリュー１６の引き込み速度との注意深い調和にあり、それにより認め うろ圧力が射出成型ショット前に材料蓄積帯Ｃに発生しないようにする。操作の サイクルを通してスクリュー押出機のスピードを適正に選択することと組合わさ れて、成るマグネシウム合金の温度を確実に上昇させるが、押出機ノズルチップ 領域の温度を僅かに低下させる合金について適切な温度プロフィルを用いること は、この解決をするのに非常に助けとなる。サイクルのショット部分の間、押出 機スクリュー１６の速度は、初め所望の最大値に上げ、そしてショットの殆どの 量大体この最大値を保たねばならないが、十分なストロークの完了直前に、押出 機スクリューは遅い衝撃速度に低下され、そして型２２が充填するにつれ戻りな しに停止しなければならなし）。

低下した孔度の薄い壁の部品を含む、多くの物品又は部品が、最終的に金属マト リックスを示す半固体材料から本発明により製造できる。

−−Ｕ） 特表平３−５０４８３０　（９） 浄書（内容に変更なし） 手続補正書（方式） ％式％ １事件の表示 平成２年特許願第５０４３２１号 ＰＣＴ／ＵＳ　９０１０　Ｏ４１６ ２発明の名称 金属合金の射出成型法及び装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　ザ　ダウ　ケミカル　カンパニー国際調査報告

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）不活性雰囲気中に保たれた樹枝状結晶性を有する金属材料を、放出ノ ズルで一端が終わる押出機のバレル中に導入する工程； （ｂ）該ノズルに向かう方向に該バレルを通って該材料を移動させる工程； （ｃ）該材料をその固相線温度と液相線温度との間の温度に加熱して該材料を半 固体のチキソトロピック状態に転換する工程； （ｄ）バレルを通るその移動中該材料をせん断して樹枝状結晶の生長を阻止する 工程よりなり：さらに （ｅ）該ノズルに隣接する蓄積帯に該材料を移動する工程；（ｆ）材料が該蓄積 帯へ移動する速度に実質的に対応する速度で該蓄積帯を膨張する工程； （ｇ）蓄積帯中の該材料のせん断を中断する工程；（ｈ）樹枝状結晶の生長を阻 止するレベルで、蓄積帯中で材料の温度を維持する工程；及び （ｈ）型中に該ノズルを通って蓄積された材料を放出するのに十分な力を、蓄積 帯中に蓄積された金属材料に周期的に適用する工程 を特徴とする樹枝状結晶性を有する金属材料を射出成型する方法。
2. ２．該型への材料の放出の完了と同時に、該ノズル中に該材料の実質的に固体の プラグを形成させる工程を特徴とする請求項１記載の方法。
3. ３．該蓄積帯中の金属材料の温度を、他の場所の材料のそれよりも高いレベルに 上昇させる工程を特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. ４．該金属材料のせん断の割合を５〜５００／秒に保つ工程を特徴とする請求項 １〜３の何れか１つの項記載の方法。
5. ５．材料が、押出機のバレル中にその容量の１００％より小さい割合で供給され 、そして該バレルに沿った該材料の移動の速度が、該材料のせん断速度と実質的 に無関係であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの項記載の方法。
6. ６．該合金がその一部を形成する不連続相材料を有することを特徴とする請求項 １〜５の何れか１つの項記載の方法。
7. ７．（ａ）一端に放出ノズルを有しさらに該ノズルから離れて入口を有する押出 機のバレル； （ｂ）不活性雰囲気中に保たれた樹枝状結晶性を有する金属材料を、該入口を経 て該バレルに導入する供給手段；（ｃ）該材料の固相線温度と液相線温度との間 の温度しかも半固体状態に該材料を維持するのに十分に高い温度に、該バレル中 の材料を加熱する手段； （ｄ）該ノズルに向かって該入口から該バレルを通って金属材料を移動する手段 ； （ｅ）該材料が該入口と該ノズルとの間の該バレルを通って移動するにつれて該 材料をせん断する手段；（ｆ）型中に該ノズルを通って金属材料を放出する手段 ；よりなり、さらに （ｇ）金属材料中の樹枝状結晶の生長を阻止するための該ノズルに隣接した材料 蓄積帯を特徴とする樹枝状結晶性を有する金属材料を射出成型する装置。
8. ８．該バレルが多くの縦に間隔のあいた加熱帯を有し、そのそれぞれが該加熱手 段により加熱されて該ノズルに向かった方向に上昇する温度プロフィルを該金属 材料に定着させることを特徴とする請求項７記載の装置。
9. ９．該供給手段が、該バレル中にその容量の１００％より少ない割合で材料を導 入する手段を含むむことを特徴とする請求項７又は８記載の装置。
10. １０．材料が該蓄積帯へ移動するのと少なくとも同じ割合で、該蓄積帯を拡大さ せる手段を特徴とする請求項７〜９の何れか１つの項記載の装置。
11. １１．該蓄積帯を拡大する手段が、該ノズルから離れる方向に該スクリューを移 動する手段を含むことを特徴とする請求項１０記載の装置。
12. １２．該材料が固体化しそしてプラグを形成するレベルに、該蓄積帯からの材料 の放出の完了後に該ノズル中の材料の温度を低下させる手段を含む請求項７〜１ １の何れか１つの項記載の装置。
13. １３．該加熱手段が、外の場所よりも高いレベルに、該蓄積帯中の材料の温度を 保持することを特徴とする請求項７〜１２の何れか１つの項記載の装置。
14. １４．該バレルが、コバルト合金から形成された内部ライナーを有し、該スクリ ューがその外面上に硬いコバルト合金を有する請求項７〜１３の何れか１つの項 記載の装置。
15. １５．凹所を有する型、及び該ノズルと連絡している通路、及び該ノズルから該 凹所へ射出される材料を導く該凹所、該通路中に設けられたポスト、該ノズルと 向かい合っているチップで終わるボデーを有する該ポスト、さらにチップは凸で あり、その中に凹所を有することを特徴とする請求項７〜１４の何れか１つの項 記載の装置。