JPH04147906A - 成形機用シリンダの製造方法 - 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、プラスチック成形機等に用いるシリンダの製
造方法に関し、詳しくはシリンダ内面及びホッパー孔に
耐摩耗性合金層を付与したシリンダの製造方法に関する
。

〔従来の技術及び発明か解決しようとする課題〕近年プ
ラスチックは用途が多種多様化し、様々な添加材や強化
材を混合し、かつ高圧で射出したり押出したりする傾向
かある。そのため、押出し成形機、射出成形機等の成形
機用のシリンダの内面は、これらの樹脂により著しい摩
耗を受ける。

例えば、成形品の機械的強度を向上するために、ガラス
繊維等を樹脂中に増量添加する方法がよく用いられるが
、このような場合成形機用のシリンダの内面はガラス繊
維等によって著しく摩耗する。

その上、混線中に塩素ガスその他の腐食性ガスが発生す
るような樹脂を成形する場合、シリンダに耐食性が要求
される。特にフッ素ガスが発生するおそれのあるフッ素
樹脂の場合、−層良好な耐食性が要求される。

このような成形機用シリンダに、耐摩耗性（及び必要に
応じて耐食性）を付与するために、第４図に示すように
、シリンダ母材ｌの内面に耐摩耗性（及び必要に応じて
耐食性）を有する合金層４２を遠心鋳造法により被覆さ
せた構造の複合シリンダが用いられている。しかし、遠
心鋳造法はシリンダ母材から合金層へ鉄分が溶けて混入
するため、合金層の耐食性を低下させる等の問題を有す
る。

そこで、遠心鋳造法を使用せずに、熱間静水圧プレス（
以下ｒＨＩＰ」と記述する）法によりシリンダ内周面に
耐摩耗性（及び必要に応じて耐食性）を有する合金層を
被覆した成形機用シリンダが用いられている。このＨＩ
Ｐ法は、ガスアトマイズ合金粉末を熱間静水圧でシリン
ダ母材に被覆させる方法である。この方法はシリンダ母
材からの合金層への鉄分の混入が少ないため、この点に
関して遠心鋳造法より優れている。

ところで、成形機用シリンダは、第４図に示すように、
樹脂注入用のホッパー孔２を有している。

このホッパー孔２は、遠心鋳造法を用いた場合、合金層
４２の形成後に穿設されるので、その内面には耐摩耗性
合金層が形成されていない。このため、樹脂を注入する
際に、ホッパー孔２か樹脂による摩耗あるいは腐食を受
けるという問題かある。

このため、ホッパー孔の内面にも同様に耐摩耗性（及び
必要に応じて耐食性）を有する合金層を形成する必要が
あるか、それにはＨＩＰ法か用いられている。

ＨＩＰ法によりホッパー孔の内面に耐摩耗性（及び必要
に応じて耐食性）を有する合金を被覆する場合、第５図
に示すように、シリンダ母材１の中空部３に、中空ある
いは中実形状（第５図においては、中空形状）の中子５
を挿入するとともに、ホッパー孔２内に中実の中子８を
取り付け、中子８を溶接によりシリンダ外面１ａへ密着
する。

合金粉末２１．３１を充填し、シリンダ内を完全に脱気
した後、シリンダを密封し、所定の条件でＨＩＰ処理を
施す。

しかしながらこの方法では、成形機用シリンダ９は、第
６図に示すように、このホッパー孔２を中心にして、矢
印の方向へ折れ曲がるように変形してしまう。

従って本発明の目的は、ＨＩＰ法によりシリンダ内面及
びホッパー孔に耐摩耗性（及び必要に応じて耐食性）を
有する合金層を形成する場合に、ホッパー孔部分におけ
る曲げ等の変形を生じることかない成形機用シリンダの
製造方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、成形機用
シリンダのシリンダ内面及びホッパー孔内面に耐摩耗性
（及び必要に応じて耐食性）を有する合金層をＨＩＰ法
により被覆する場合に、ホッパー凡用に、外面の開口部
からほぼシリンダ内面に相当する位置までの深さの凹部
を有する中子を用いることにより、凹部からホッパー孔
内の合金粉末に均一なＨＩＰ圧力が加わるため、圧力の
不均衡がなくなり、シリンダに曲げ等の変形を生じるこ
となく合金層を被覆させることができることを発見し、
本発明に想到した。

すなわち本発明の成形機用シリンダの製造方法は、シリ
ンダ内面及びホッパー孔内面に耐摩耗性合金層をＨＩＰ
法により被覆するもので、前記シリンダ内面及び前記ホ
ッパー孔内面との間にそれぞれ所定の間隙かできるよう
な外径を有する中子を用い、前記ホッパー孔用中子とし
て、外面の開口部からほぼ前記シリンダ内面に相当する
位置までの深さの凹部を有し、かつ前記開口部の周囲に
フランジ部を有するものを使用することを特徴とする。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例による成形機用シリンダの
製造方法の第一段階を概略的に示す部分断面図である。

第１図に示すように、ＳＣＭ材、ＳＵＳ材等の高強度鋼
材からなるシリンダ母材ｌは、ホッパー孔２と中空部３
とを有する。このシリンダ母材１の中空部３に、シリン
ダ内面３ａとの間に所定の間隔ができるような外径を有
し、かつ切削性の良い金属からなる中空状の中子５を同
心状に挿入し、固定する。なお、中子５は中実形状とす
ることも可能であり、その場合も以下に記すものと同様
の効果が得られることは勿論である。

次に、第２図に示すように、ホッパー孔内面２ａとの間
に所定の間隙がてきるような外径を有する中子６を装着
する。この中子６は、外面の開口部６２からほぼシリン
ダ内面３ａに相当する位置までの深さの凹部６１を有す
る。また開口部６２の周囲にはフランジ部６３を有する
。なお、中子６も中子５と同様に、軟鋼等の切削性の良
い材料により作製することができる。

中子６をホッパー孔２内に装着して、フランジ部６３を
シリンダ外面１ａに溶接により密着した後で、それぞれ
中子５．６の周囲の間隙に合金粉末２１．３１を充填す
る。充填粉末層の厚さは、最終的に３〜５ｍｍ程度の合
金層が得られるような厚さとするのがよい。充填完了後
、真空引きし、環状中空部３内を完全に脱気した後、真
空状態で密封する。

このようにして準備か完了したら、ＨＩＰ装置内で９０
０〜１１００°Ｃの温度、１０００〜１４００ａｔｍの
圧力で、１〜１０時間ＨＩＰ処理する。この時、ＨＩＰ
処理の圧力は、第２図において白抜矢印で示すように、
シリンダ母材１の外面及び中子５の内面から加わるとと
もに、中子６の凹部６１からも加わることになる。この
ＨＩＰ処理の圧力により、シリンダ母材１の直径がわず
かに収縮するとともに、中空状中子５の直径がわずかに
膨張する。これにより、合金粉末３１はシリンダ母材１
の内周面に強固に拡散接合し、合金層３２となる。また
凹部６１に加わる圧力により、中子６の凹部６１の径が
わずかに膨張し、ホッパー孔２における合金粉末２１を
シリンダ母材ｌに強固に拡散接合し、合金層２２となる
。これと同時に、凹部６１に加わる圧力は、シリンダｌ
のホッパー孔２を外側に押し拡げる力として作用する。

このため、ホッパー孔２を収縮させようとする圧力（シ
リンダを折り曲げようとする力）との均衡を保つことに
なり、シリンダ母材ｌに曲げ等の変形を生じることなく
、合金層２２を被覆することができる。

上述した方法によりＨＩＰ処理した後、中子５．６か切
削除去されて、第３図に示すように合金層３２がシリン
ダ内面に、また合金層２２がホッパー孔２内面にそれぞ
れ形成されたシリンダが得られる。

本発明において、合金層２２．３２の耐摩耗性及び耐食
性を向上する゛ためには、合金粉末として、Ｎｉ基合金
、Ｃｏ基合金等の耐摩耗性を有するものを用いるのかよ
い。また、これらの合金にさらに周期表のＩＶａ族、Ｖ
ａ族あるいはＶＩａ族の元素の炭化物、すなわちＴｉ、
　ＶｌＣｒ、　Ｍｎ、　Ｎｂ、　Ｍｏ、Ｗ等の元素の炭
化物の微粒子を分散させたものを用いることにより、耐
摩耗性をいっそう向上させることができる。

例えば、合金粉末として、Ｃｒ１Ｏ，Ｏ〜３０．０重量
％、８１．５〜４．０重量％、Ｓｉ２．０重量％以下、
Ｍｎ２．０重量％以下、Ｃ０，２〜０．７重量％、Ｆｅ
５．Ｏ〜２０．０重量％、残部実質的にＣＯ及び不可避
的不純物からなるＣｏ基合金を用いることにより、耐摩
耗性及び耐食性を向上することができる。さらに前記Ｃ
Ｏ基合金１００重量部当たり３．０〜２０．０重量部の
ＮｂＣを分散させることにより、耐摩耗性をいっそう向
上させることができる。

また例えば、合金粉末として、ＢＯ１５〜４．０重量％
、Ｃ００７重量％以下、ＳｉＯ，６〜６．０重量％、Ｍ
ｎ２．０重量％以下、Ｃｒ２Ｏ，０重量％以下、Ｆｅ２
Ｏ，０重量％以下、Ｃｕ７．０〜４０．０重量％、残部
実質的にＮｉ及び不可避的不純物からなるＮｉ基合金を
用いることかできる。これにより、耐摩耗性を向上する
とともに酸（特にフッ酸）に対する耐食性を向上させる
ことができる。さらに前記Ｎｉ基合金１００重量部当た
り３゜０〜２０．０重量部のＮｂＣを分散させることに
より、耐摩耗性をいっそう向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、成形機用シリンダのシリンダ内面及
びホッパー孔内面に耐摩耗性（及び必要に応じて耐食性
）を有する合金層をＨＩＰ法により被覆する本発明の方
法においては、ホッパー孔内面との間に所定の間隙がで
きるような外径を有するホッパー孔用中子を用い、しか
もその中子は、外面の開口部からほぼシリンダ内面に相
当する位置までの深さの凹部を有し、かつ開口部の周囲
にフランジ部を有する。

このため、この凹部から合金粉末を介してホッパー孔に
ＨＩＰ圧力が加わることになり、圧力の不均衡が減少す
る。従ってシリンダに曲げ等の変形を生じることなく、
耐摩耗性（必要に応じて耐食性）を有する合金層を被覆
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による成形機用シリンダの
製造方法の第一段階を概略的に示す部分断面図であり、 第２図は、第１図に示す成形機用シリンダの製造方法の
第二段階を概略的に示す部分断面図であり、 第３図は、第１図に示す成形機用シリンダの製造方法の
第三段階を概略的に示す部分断面図であり、 第４図は従来のシリンダの一例を概略的に示す部分断面
図であり、 第５図は従来のシリンダの製造方法の一状態を概略的に
示す部分断面図であり、 第６図は従来のシリンダの製造方法の別の状態を概略的
に示す部分断面図である。 ｌ・・　・　・シリンダ母材 ｌａ・　　　　・・シリンダ外面 ２・・・・・・ホッパー孔 ２ａ・・　・・・ホッパー孔内面 ３・　・・　・中空部 ３ａ・　　　　　・シリンダ内面 ５．６．８・・中子 ７・　・・・・スクリュー孔 ９・・・・・・成形用シリンダ ２１．３１・・・・合金粉末 ２２．３２．４２・・合金層 ６１・・・・・・凹部 ６２・・・　・・開口部 ６３・・・　　・フランジ部 願人　日立金属株式会社 埋入　弁理士　高石橋馬 ■ 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダ内面及びホッパー孔内面に耐摩耗性合金層を熱
   間静水圧プレス法により被覆する成形機用シリンダの製
   造方法において、前記シリンダ内面及び前記ホッパー孔
   内面との間にそれぞれ所定の間隙ができるような外径を
   有する中子を用い、前記ホッパー孔用中子として、外面
   の開口部からほぼ前記シリンダ内面に相当する位置まで
   の深さの凹部を有し、かつ前記開口部の周囲にフランジ
   部を有するものを使用することを特徴とする方法。