JPH0365321A - 耐食または耐摩スクリューヘッド - Google Patents

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、射出成形機用スクリューの先端に取付けられ
るスクリューヘッドに関し、特に耐食性、耐摩耗性に優
れた複合構造としたスクリューヘッドに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

先ず、射出成形機のスクリューの先端部の構造および作
用を第２図により説明する。

第２図は、スクリューの先端部の構造例を示す図である
。スクリュー４は、外周に螺旋状に連なる山形４ａを有
し、また先端部に軸心に沿うめねじ４ｂが刻設されてい
る。スクリューヘッド１は、後端部のおねじ部分１ａを
前記めねじ４ｂと螺合してスクリュー４に固定保持され
るとともに、中間リング３を圧締固定してスクリュー４
の先端面を保護している。チェックリング（スクリュー
リングともいう）２は、スクリューヘッド１の中間部ｌ
ｂ上に半径方向隙間を有して外嵌状態とされ、中間リン
グ３の一方の端面およびスクリューヘッドの首下面１ｄ
間で、軸方向に可動とされている。

スクリューヘッドｌの頭部外径面には、軸方向溝１Ｃが
設けられている。

これらのスクリュー組立体は、シリンダ５の内部に納め
られており、合成樹脂等の被射出材は、このシリンダ内
面とスクリュー組立体との間の空間に充満している。

スクリュー４は、それぞれ矢印７方向の正方向回転およ
び矢印８の方向の軸方向後退運動の適当な割合の組合せ
で、シリンダの先端５ａに被射出材を押し出すことなく
、スクリュー４、中間リング３、およびスクリューヘッ
ド１を−・体として軸方向に後退させることができる。

この状態を継続すると、チェックリング２の図上左側端
面は、スクリューヘッド〕の首下面１．　ｄと接触する
に至る。

図は、この状態を示したものであり、通常この状態をさ
らに継続し、スクリ、：ｙ−−４に十分な後退量を与え
る。

次にスクリューの運動７．８を停止した後、スクリュー
６を図上左側に軸方向の運動を与えると、シリンダの先
端５ａから被射出材が押し出されるとともに、チヱック
リング２ヒ中間リング３の互いに対向する面が接触する
に至る。そして１、二の接触により、被射出材は、図−
１１ＴＩｉ方へのリークが防止されるので、非常に高い
圧力を発生ずることが可能となり、射出成形製品の健全
化に寄与する。

なお、図ではチェックリング２と中間リング３の互いに
対向する面は、軸直角の平面の場合を示すが、この面は
円錐面または球面状とすることがある。

これら従来のスクリュー構造において、スクリューヘッ
ド１の特に首下面（１ｄ）は、損傷され易いものであ−
）だ。すなわち、従来のスクリューヘッドは、アルミ窒
化鋼または熱間ダイス鋼に窒化を施したものであったが
、難燃性樹脂、ガラスファイバー入り等の強化樹脂等に
おいては、それぞれ塩素ガス等強腐食性熱分解ガス、強
化材料等により腐食、摩耗が促進され、短時間で寿命に
至っていた。

このため、最近は、例えば高Ｃ高Ｃｒ系の特殊鋼または
熱間ダイス鋼にイオンプレーティング、または溶融塩法
による炭化物被覆を施したスクリューヘッドが使用され
るようになっている。これらのスクリューヘッドは、例
えば３０％ガラスファイバー入りナイロン樹脂の成形に
おいては、熱間ダイス鋼に窒化処理を施したものに比べ
、２−４倍程度の寿命向上は可能となった。しかしなが
ら、高Ｃ高Ｃｒ系の特殊鋼の場合、耐摩耗性は良好Ｔあ
るが、靭性が低いためにスクリューとの嵌合部であるネ
ジ部からの折損の頻度が高く、満足すべきものではない
７一方、これらを解決するために、母材として熱間ダイ
ス鋼を使用し、硬さをＨＲＣ４５〜５０程度とすること
により、折損防止を図り、かつ表面をイオンプレーティ
ング、または溶融塩法による炭化物被覆を施すことによ
って、耐食、耐摩耗性を向」―さゼｌ′−スクリューヘ
ッドは、母材の硬さが低いために、チェックリング端面
との接触部において、スクリューの回転時に強圧ずべり
を生じ、スクリューヘッド母材自体が摩滅しでしまい、
バルブの役目を果し得ず、短時間で寿命に至ってしまう
という問題があり、改善の余地が残されていた。

ｒ発明が解決しようとする課題〕 以上説明したように、従来の耐食、耐摩耗用といわれる
スクリューヘッドは、耐摩耗性を重視しようとすれば、
ネジ部からの折損が生じ、折損防止を図るために、靭性
を組視しようとすれば、チェックリング端面との接触面
が摩滅してしまうという問題点があった。

本発明者らはこの状況に鑑み、特開昭６２−３００１６
号にｊ：す、適当な材質の母材表面に粉体内盛溶接によ
り、Ｆｅ基、Ｎｉ基もしくはＣｏ基の合金、またはこれ
らの合金からなる基地に硬質粉子を分散保持させた合金
層を形成したスクリューヘッドを提案した。

上記スクリューヘッドは、従来の例えば５ＫＤ６１ガス
窒化品に対し、耐摩耗性合金層の厚みが格段に大きく、
したがって大幅な寿命向■；をもたらすものであるが、
肉盛溶接およびその後１：３材に対して行なう焼入焼も
どし等の熱処理時の割れ等に起因する肉盛材材質の選定
範囲の制限が有り、また肉盛溶接により生ずる鋳造組織
に起因する耐摩耗性不足等、十分な特性を期待できない
面があり、さらに、肉盛り作業、およびその後の主に研
削による機械仕上に多くの工数を要し、高価となる等の
欠点があった。

本発明は、耐食、耐摩耗性および折損に対する抵抗性に
優れ、かつ、広い材質選定範囲に適応可能なスクリュー
ヘッドを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、熱間工具鋼、超耐熱合金などを母材とし、チ
ェックリングとの接触面に、Ｆｅ基合金、Ｎ１基合金、
Ｃｏ基合金、またはこれらの合金からなる基地に、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＣ，ＶＣなどの硬質粒子を分散保持した合金で
なり、予め製造された耐摩耗性部片を固着することによ
って前記目的を達成したスクリューヘッドである。なお
、固着する耐摩耗性部片は、焼結品とすることにより材
質選定範囲を拡大し、さらに組織微細化効果等による耐
摩耗性の向上を図ることができる。また、被射出成形材
料と直接接触する表面にはイオンプレーティング、溶融
塩法等により、Ｖ　Ｃ、Ｔ　ｉ　Ｃ、Ｔ　ｉ　Ｎ　。

Ａｔ、０３などの硬質物質の被覆を併せて施行すること
がさらに有用である。

〔作用〕

本発明のスクリューヘッドは、チェックリングとの接触
面に、母材とは異なる合金でなり、溶接肉盛でなく予め
製造された、例えば超硬合金等の耐摩耗性部片を固着し
た複合構造を有するもので、耐摩耗性部片と母材との固
着強度は、溶接によるものほどの強度までは必要でなく
、各種ろうによるろう接、嵌合を利用した機械的固着等
でも十分耐え得ることを見出したことによるものである
。

本発明において、母材は十分な靭性を有する材料とし、
耐摩耗性部片は必要な耐摩耗性と耐食性を、用途に応じ
て調和して有する材料とする。この耐摩耗性部片は、母
材との溶接性による制限がないから、使用条件にマツチ
した材質の選定が容易となり、また、溶接肉盛りのごと
き鋳造組織の発生を回避可能であり、使用寿命を向上す
ることが可能となる。特に、各構成成分およびその配合
比を任意に選定できる粉末からの焼結品とすることによ
り、耐食性、耐焼付性、耐摩耗性をより高くすることが
できる。もちろん、母材への適用は、ろう接等溶接肉盛
に比し格段に容易である。

本発明における耐摩耗性部片の製造方法は、粉末冶金法
、鍛造法、鋳造法等公知の種々の方法が採用可能である
。

なお、本発明における耐摩耗性部片は、前述の粉末溶接
肉盛層と同様に窒化層に比し、大幅に肉厚であり、この
ため特に摩耗寿命を大幅に延長することを可能とする。

すなわち、窒化層の厚みは通常０．１ｍｍ程度であり、
このため従来のスクリューヘッドでは、十分な摩耗寿命
を得ることができなかった。また、窒化層は薄いので、
この層の圧潰強度を向上するためには、その層を下層か
ら支持する下地を高硬度にすることが必要である。しか
し、前記のように母材を過度に高硬度とすれば、ねじ部
等で折損することになる。本発明における耐摩耗性部片
は目印程度と厚くすることができるので、母材を特に高
硬度とすることは必要とせず、したがって、ねじ部等か
らの折損を防止することができる。

本発明のスクリューヘッドにおける耐摩耗性部片の固着
方法は、銀ろうをはじめとするろう接が最も一般的であ
る。しかし、本発明はこれに限定されず、嵌合等機械的
固着方法も耐摩耗性部片の形状によっては可能であり、
またこれらに接着を併用することも可能であろう。

上記の固着方法は、いずれも取り外しが容易であるから
、摩耗した耐摩耗性部片を新品と交換することが可能で
、これが本発明の利点でもある。

〔実施例〕

第１図Ａは、本発明の実施例のスクリューヘッドの断面
図である。１はスクリューヘッドの母材、９ａは耐摩耗
性部片、１０は必要に応じて行なう硬質物質による被覆
範囲を示す。

第１図Ａの例は、耐摩耗性部片９ａが略り字形のセグメ
ントでその一辺を母材１ａに設けたエンドミル加工の凹
部に嵌入してろう接固着した例で、該例は図示しないチ
ェックリングと軸方向のみならず、半径方向の面とも接
して母材を保護するものであり、かつ、ｌ材に嵌入され
ているため固着が完全であるから、高負荷の用途に適す
るものである。

第１図Ｂの例は、弧状の耐摩耗ｆｆＥ部片９ｈを母キＡ
１ｂの円筒状部分に枝状に乗せてろう接固着したもので
、母材をやや高硬反相とする場合に適するものである。

第１表に本発明を実施した例ｊ３よび従来例のスクリュ
ーヘッドについて、母材および耐摩耗性部片の材質の組
合せおよびその使用結果を示す。ここで寿命は、従来例
として熱間ダイス鋼５ＫＤ６１に従来の粉体肉盛により
ステライトＮｏ、１を施したスクリューヘッドを他の例
とそれぞれ同じ被成形材で使用した時の寿命１！５１０
０とした指数で示す。なお、第２表に使用した各合金の
組成を示す。

なお、本発明でスクリューヘッド母材１は、あらかじめ
焼入焼もどし、または溶体化処理、時効処理を施した後
、機械加工をし、耐摩耗性部片を銀ろうにより固着した
。また耐摩耗部片９は、金Ｗ４粉末を所定のバインダー
と混合後、脱脂、焼結を施した後、熱間静水圧プレスに
て圧密化し、機械力１１工を施したものである。

本発明の実施例は、第１図Ａの形式とし、前記母料１と
ろう接を行ない、機械加工仕コニした後、第１表のよう
に、無処理およびイオンプレーティング、溶融塩法によ
る被覆処理を行なった。被覆処理による変形量は、こも
に】０μｍ以下であり、スクリューヘッドに要求される
積度を十分に満足するものであった。

また、従来例は、リング状に肉盛溶接後スクリューヘッ
ド溝部】Ｃはがを研削により成形し、はぼ第１図Ｂ形式
とした後、さらに熱処理、機械仕りおよび被覆処理を行
なった。

第１表から、本発明の実施例１は従来例に対し、耐摩耗
性部片または肉盛層の化学成分および被覆は同等である
が、寿命が若干向上していることがわかる。これは、主
に粉末冶金法による組織微細化効果と溶接肉盛による鋳
造組織との差異によるものと思われる。

実施例２は、耐摩耗性部片にＷＣを分散保持させること
により、実施例１に対しさらに高耐摩耗化されている。

また、実施例３および４は、従来例に比し格段に高い寿
命を示しており、これらは粉末冶金法で初めて可能であ
り、溶接肉盛法では実現不可能なＴｉＮを添加した高合
金高速度工具＃１ＨＲ−１を耐摩耗性部片としたためで
ある。

本発明の実施例は、いずれもろう接部からの折損、異常
な腐食や摩耗、ろう接部からの剥離等の異常寿命は見ら
れず、製作は容易であった。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の射出成形機用スクリューヘ
ッドは、母材に靭性の高い材料を使用し、そのチェック
リングとの摺動部に、母材の材質からほぼ独立に選定さ
れた材質、組織の耐食、耐摩耗性の優れた予め製造され
た耐摩耗性部片を固着したものであり、これにより折損
を防止するとともに、チェックリングとの摺動摩耗に対
する抵抗性を格段に高めたものである。また、被成形材
が直接接触する表面をイオンプレーティング等の硬質物
質を被覆することにより、特に母材の耐食、耐摩耗性を
格段に高めることも可能である。また特に本発明材のス
クリューヘッドは、試行錯誤的に作業条件を定めざるを
得ない肉盛溶接によるのではなく、予め製造したチップ
を固着することによる複合構造のため、比較的安価に供
給でき、工具寿命の向上と併せ、その工業的価値は極め
て大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のスクリューヘッドの構造例を示す図
、第２図はスクリュー先端部の構造とその作動を説明す
る図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　射出成形機用のスクリューヘッドにおいて、チェッ
   クリングとの接触面にＦｅ基合金、Ｎｉ基合金、Ｃｏ基
   合金、またはこれらの合金からなる基地に、硬質粒子を
   分散保持した合金でなり、予め製造された耐摩耗性部片
   を固着したことを特徴とする耐食または耐摩スクリュー
   ヘッド。 ２　耐摩耗性部片が、焼結品であることを特徴とする請
   求項１記載の耐食または耐摩スクリューヘッド。 ３　被射出成形材料と接触する表面をイオンプレーティ
   ング、ＣＶＤ、イオン窒化、もしくはガス窒化により、
   炭化物、酸化物、もしくは窒化物の被覆層を施したこと
   を特徴とする請求項１または２記載の耐食または耐摩ス
   クリューヘッド。