JPH0833967A

JPH0833967A - 金属成形品の製造方法

Info

Publication number: JPH0833967A
Application number: JP7078462A
Authority: JP
Inventors: Masashi Kato; 正志加戸; Kazuo Kitamura; 和夫北村; Shinichi Okimoto; 晋一沖本
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-02-06
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: US5685357A; JP3013226B2

Abstract

(57)【要約】【目的】温度制御が容易で、固液の温度幅が狭い金属
にも適用でき、機械強度が大きく、寸法および重量精度
の高い金属射出成形品を良好な作業環境のもとで、安全
に、且つ低コストで製造できる金属成形品の製造方法を
提供する。【構成】融点が７００°Ｃ以下で、プラスチックのペ
レットと同じ大きさ、あるいは機械加工の切削粉の形状
をした１０ｍｍ以下の金属原料Ｋを、圧縮比が１.０〜
２.０のインラインスクリュウ式射出成形機１に供給
し、供給した金属原料Ｋをスクリュウ１０を駆動して混
練溶融し、シリンダバレル２内に所定量貯蔵する。そし
て貯蔵された完全に溶融した状態の金属原料Ｋを金型に
射出して金属射出成形品を得る。混練溶融するときシリ
ンダバレル２の温度を融点を越えた温度に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属成形品の製造方法
に関し、具体的には融点が７００゜Ｃ以下の金属原料を
溶解炉等を使用することなく、直接射出成形機で混練溶
融し、そして金型に射出して金属成形品を得る、金属成
形品の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属の成形方法には、周知のように機械
的に加圧する加圧鋳造方法、格別に加圧しない重力鋳造
方法等が知られている。加圧鋳造方法としてはダイカス
ト法がよく知られており、アルミニウム合金、マグネシ
ウム合金、亜鉛合金等の製品の製造にはこの方法が適用
されている。また、鉛合金は比重が大きいので、鉛合金
の製品は一般に重力を利用した重力鋳造方法により製造
されている。一方、最近になって、チキソモールド法が
例えば特公平１ー３３５４１号、同２ー１５６２０号公
報により提案されている。この方法は、合金原料を固液
共存状態で攪拌すると、樹枝状結晶すなわちデンドライ
ドの形成が抑制され、破壊された微細な粒状の固体と液
体とが共存した状態であるスラリー状物質が得られる
が、このような固液共存状態であるスラリー状物質を短
時間に凝固させ、固体がほぼ均一に分布した合金組織の
成形品を得る方法である。この成形品は、凝固による収
縮率が小さく、またミクロシュリンケージすなわち収縮
孔およびガスの巻き込みによる空隙孔が少ないため、寸
法精度、機械的性質共に良好な性質を示す。このような
スラリー状物質の性質を利用した合金成形品の製法に
は、射出成形機あるいは押出機が使用される。射出成形
機は、温度制御可能なスクリュウシリンダから構成され
ている。スクリュウを回転駆動すると、合金原料はスク
リュウによりシリンダ先端部に順次移動させられる。こ
のとき合金原料は、固相線温度以上、液相線温度以下と
なり溶融する。それ以後は、スクリュウシリンダの温度
が制御され固液共存温度に保持される。固液共存状態の
合金原料は、スクリュウ・シリンダの先端から成形型へ
射出され、合金成形品が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の重力鋳造方法に
よると、鋳型は比較的安価で型通りの所望の鋳物成形品
を製造できる利点がある。また使い古された鋳物成形品
は、回収して溶解炉で溶融して、再利用することも比較
的簡単である。しかしながら、溶融金属は重力の作用の
もとで凝固するので、鋳物成形品には巣ができ品質が劣
るという欠点がある。また重力の作用のもとでの溶融金
属の流動性には限界があり、精巧な鋳物成形品はできな
い。これに対し、加圧鋳造法の１つであるダイカスト法
によると、鋳物から巣をある程度除去することができ、
品質はある程度向上する。また加圧するので色々な形状
の金属成形品を比較的精度良く得ることもきる。さらに
は加圧鋳造法による成形品も、回収すれば溶解炉で再溶
融することができるので、再利用も比較的簡単にでき
る。しかしながら、ダイカスト法は溶湯の流路に空間が
多く、鋳造時にこの空気が金型の成形品部に入り、鋳物
に気泡が残ることが多く、充分な機械強度の成形品が得
られないことがある。また適正な湯量の制御例えばプラ
スマイナス５％以内に制御することは困難で、成形品に
適した注湯量を金型に注入できないので、寸法および重
量精度も充分ではなく、精密成形ができない現状にあ
る。以上のように、このダイカスト法により、精密成形
品の自動車部品、ＯＡ機器用部品、ＦＡ機器用部品、事
務機器用部品、電動工具用部品、通信機要部品等を得る
には、前述した重力鋳造方法と同様に限界がある。さら
には、前述した重力鋳物方法と同様に、金属を溶解する
ための溶解炉を別に必要とし、溶解炉の放熱量が大き
く、多量のエネルギを必要とする欠点もある。また、加
圧鋳造法も従来の鋳造法と同様に、金属原料は溶解炉で
溶解しなければならないので、高温作業となり作業環境
が悪い欠点がある。また、溶解炉から飛散する溶湯で火
傷する危険もある。さらには、溶解炉があるため装置が
大型あるいは工場が大規模にもなる。

【０００４】一方、チキソモールド法によると、射出成
形機を使用して固体の合金原料をシリンダ内で固液共存
状態に保つことができ、溶解炉を必要としない点は認め
られる。また、射出成形機により金型へ射出して成形品
を得るので、比較的品質の高い金属成形品を得ることは
できる。しかしながら、固液共存の固相率が僅かの温度
変化で変化し、安定状態を得ることが難かしく、固液の
温度幅が狭い合金あるいは固液が同一温度の単一金属も
しくは合金への適用は極めて困難なため、適用される金
属が極めて限定される。また、チキソトロピィ流動性
は、攪拌が行われないと損なわれ易く、射出成形する場
合はスクリュウにより攪拌されるが、スクリュウ前部に
計量されたスラリー状物質は攪拌が停止するので、チキ
ソトロピィ流動性を維持するのが困難であり、合金によ
っては固液相の分離が発生する欠点がある。固液相が分
離すると、液相が先に射出されることになる。また、固
相が多くなると、射出後の凝固の初晶とマトリックスと
の間に亀裂が伝播して、機械的強度が低下する傾向があ
る。

【０００５】本発明は、上記したような従来の金属成形
品の製造方法の問題点あるいは欠点を解消した金属成形
品の製造方法を提供しようとするもので、具体的には機
械的強度が大きく、寸法および重量精度に優れ、しかも
温度の制御が容易で、固液の温度幅が狭い合金あるいは
固液が同一温度の単一金属もしくは合金にも容易に適用
できる金属成形品の製造方法を提供することを目的とし
ている。また、金属成形品を良好な作業環境のもとで、
安全に、且つ低コストで製造できる金属成形品の製造方
法を提供することも目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、供給部、圧縮部、貯留部等からなる射出
成形機のシリンダバレル内で固体状の金属原料を外部か
ら加える熱と、スクリュウを回転駆動するときに生じる
摩擦、剪断熱等により溶融して金型に射出して成形品を
得るとき、金属原料を液相線以上の溶融状態にした後、
射出するように構成される。請求項２記載の発明は、請
求項１記載の少なくとも貯留部においては、液相線以上
の溶融状態にして射出するように構成され、請求項３記
載の発明は、請求項１または２の液相線の温度が７００
°Ｃを含み、それ以下であるように、また請求項４記載
の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載の射出成
形機のスクリュウの圧縮比が１.０〜２.０のスクリュウ
を使用するように、そして請求項５記載の発明は、請求
項１〜４にいずれかの項に記載の金属原料は、粒径が５
ｍｍ、長さが１０ｍｍ以下の粒状あるいは柱状もしくは
機械加工の切削粉等の形状をした金属原料を、重量パー
セントで少なくとも９０％以上含んでいる金属原料を使
用するように構成される。

【０００７】

【実施例】本発明における金属原料とは、融点が７００
゜Ｃ以下の図２に示す金属元素単体もしくはこれらの金
属を基にした合金を称する。実際的な例としては例えば
アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマ
ス、テルビウム、テルル、カドミウム、タリウム、アス
タチン、ポロニウム、セレン、リチウム、インジウム、
ナトリウム、カリウム、ルビジュウム、セシウム、フラ
ンシウム、ガリウム等を挙げることできるが、特にアル
ミニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、ビスマス、錫の単
体およびこれらの金属を基にした合金が望ましい。これ
らの金属原料は、いずれも射出成形機例えばインライン
スクリュウ式射出成形機で混練溶融し、成形できる金属
元素あるいは合金である。銅の融点は１０８５゜Ｃで７
００゜Ｃよりもはるかに高いが、銅合金は例えばろう付
け用の銅合金の融点は、７００゜Ｃ以下であり、本発明
は銅合金も金属原料の対象としている。

【０００８】これらの金属原料は、色々な方法で得るこ
とができる。例えばインゴットをチッピングマシンでチ
ップ化して得ることもできる。あるいは切削マシンで切
削して得られる切削粉を利用することもできる。また、
水などの冷却媒に溶融金属を滴下して作ることもでき
る。これらの方法により得られる金属原料は、適度に形
状が小さく、粉体とは異なり取扱いが容易で、シリンダ
バレル２内で先端部へ送られる過程で容易に溶融する。
さらには、従来周知の還元法、回転消耗電極法等により
得ることもできる。

【０００９】本発明に適用される原料金属の粒径あるい
は大きさは、シリンダバレルに供給することができ、混
練溶融できる粒径であれあば、格別限定されない。しか
しながら、シリンダバレル内での混練・溶融する容易
さ、金属原料を得るコスト等を考慮すれば、いずれにし
ても金属原料の大きさは、１０ｍｍ以下で、好ましくは
５ｍｍ以下が望ましい。すなわち金属原料が粒状あるい
は柱状のときは、プラスッチクのペレットと同じ程度
の、粒径が０.５〜５ｍｍ、長さが２〜１０ｍｍで、こ
れらが重量割合で、９０％以上を占めているのが望まし
い。大きい金属原料の割合が大きくなると、スクリュウ
の回転抵抗が大きくなって実用的でなくなり、これに対
し小さい金属原料の割合が大きくなると、スクリュウに
くい込みにくくなるからである。金属原料が機械加工の
切削粉等の形状をしているときは、長さは２.０〜１０
ｍｍが望ましく、これが占める重量割合は、上記したよ
うな理由により９０％以上が望ましい。

【００１０】上記のようにして選定される金属原料は、
インラインスクリュウ式射出成形機から金型装置内に射
出するのが望ましい。スクリュウには、供給部、圧縮
部、貯留部等からなるスクリュウが適用される。そして
スクリュウの圧縮比すなわち供給部の溝内空間容量と、
貯留部の溝内空間容量との比は、１.０〜２.０に選定さ
れている。圧縮比が１のスクリュウすなわち圧縮しない
スクリュウでも、溶融効率は多少悪くなるが、前述の金
属原料を溶融させることはできる。これに対し圧縮比が
２を越えると、金属原料を押しつぶすためのトルクが過
大にり、金属原料を前方へ前進させる抵抗も大きくなり
すぎ「閉塞」状態となる。実験の結果、好ましい圧縮比
は、１.２〜１.８であった。

【００１１】インラインスクリュウ式射出成形機のシリ
ンダバレルの外周部には加熱装置が設けられるが、この
加熱装置の温度は精密、且つ緻密に制御される。すなわ
ち対象とする金属原料の融点を越える温度（状態図にお
ける液相線を越える温度）に設定される。実験の結果、
融点より高い＋５０゜Ｃ以内、好ましくは＋３０゜Ｃ以
内が良好であることが判明した。融点温度に余り近づき
すぎると、スクリュウの回転トルクが増大し、モータ、
駆動機構等が大型化し、コストアップになってしまう。
これに対し温度が上記範囲を越えると、溶融が早く起こ
りすぎる。その結果、溶融した金属原料および未溶融金
属原料を供給部から次の圧縮部へと圧送しなくなる。金
属原料は、プラスチックに比較すると熱伝導が高く、金
型内でも急速に冷却固化する。したがって、射出速度も
プラスチックを射出成形するときに比較して５倍以上の
早い速度すなわち５０ｃｍ／ｓ以上の速度で射出するこ
とが望ましいことが判明した。この速度は、図２に示す
７００゜Ｃ以下で溶融する金属およびその合金について
適用できる。

【００１２】次に、本発明の実施に使用される射出成形
機の例を説明する。射出成形機は、図１に示されている
ように、インラインスクリュウ式射出成形機１と、型締
装置４０とからなる。射出成形機１は、シリンダバレル
２と、該シリンダバレル２内で回転駆動されると共に軸
方向にも駆動されるスクリュウ１０と、該スクリュウ１
０を駆動する駆動装置２０と、シリンダバレル２に金属
原料を供給するための供給装置３０等から構成されてい
る。

【００１３】シリンダバレル２は、筒状をしている。そ
してその先端部に溶融金属原料を射出するノズル３が設
けられ、ノズル３と反対側の端部は駆動装置２０のケー
シング２１に接続されている。そしてシリンダバレル２
には、中間部より駆動装置２０に寄った位置に金属原料
を供給するための開口部４が明けられている。シリンダ
バレル２の外周部には、開口部４からノズル３にかけて
加熱装置５、５、…が設けられ、この加熱装置５、５、
…は、図には示されていないが、制御装置によりきめ細
かに温度制御ができるようになっている。

【００１４】スクリュウ１０は、図１の（ロ）にもその
一部が示されているように、金属原料をスクリュウ溝１
１、１１に食い込ませ、次の圧縮部１３に送り込む供給
部１２と、スクリュウ溝１１、１１が次第に浅くなり溶
融金属が圧縮され、巻き込まれた空気を開口部４側へ逆
流させる圧縮部１３と、スクリュウ１０の先端部の計量
部１４とからなり、その先端部に逆流防止リング１６が
設けられている。圧縮比すなわち供給部１２の溝内空間
容量Ｖ２と、計量部１４の溝内空間容量Ｖ１との比は、
１.０〜２.０に選定されている。

【００１５】駆動装置２０は、電動モータあるいは油圧
モータ２２を備えており、スクリュウ１０は電動モータ
あるいは油圧モータ２２により所定速度で回転駆動され
る。またケーシング２１内には射出ラムが設けられ、ス
クリュウ１０は比較的高速で軸方向に駆動される。モー
タおよびラムの駆動速度も制御装置により制御される。
供給装置３０は、漏斗状のホッパ３１と、ホッパ３１の
下部に設けられているスクリュウフィーダ３３と、供給
路３４とから構成されている。スクリュウフィーダ３３
のスクリュウは、制御装置により制御された速度で駆動
される。供給路３４の下端部は、シリンダバレル２の開
口部４に接続されている。

【００１６】型締装置４０は、固定盤４１と、可動盤４
２とを備えている。そしてこれらの盤４１、４２に固定
金型４４と、可動金型４３とがそれぞれ取り付けられて
いる。固定金型４４には、軸方向にスプルー４５が形成
され、固定金型４４と可動金型４３とのパーティングラ
インに沿ってランナ４６が形成されている。可動金型４
３には成形品を成形するキャビテイ４７が設けられてい
る。なお、可動盤４２は、固定盤４１に対して型開き方
向あるいは型閉じ方向に駆動されるが、駆動機構は示さ
れていない。また固定盤４１と可動盤４２は、タイバー
４８、４８、…により接続され、可動金型４３は固定金
型４４に対してトグル機構により型締めされるが、トグ
ル機構も示されていない。

【００１７】次に、上記射出成形機を使用して金属成形
品を製造する例を説明する。大半が１０ｍｍ以下の金属
原料Ｋを準備し、ホッパ３１に収納する。一方、加熱装
置５、５、…の温度を制御装置により、金属原料Ｋの融
点を越える温度すなわち金属原料Ｋの状態図の液相線温
度より高く設定する。モータ２２を起動してスクリュウ
１０を駆動すると共に、スクリュウフィーダ３３を所定
速度で駆動する。そうすると、ホッパ３１に収納されて
いる金属原料Ｋは、スクリュウフィーダ３３の回転速度
によって決められる所定量宛供給路３４から、開口部４
を介してシリンダバレル２内の供給部１２に供給され
る。供給された金属原料Ｋは、回転するスクリュウ１０
により混練される。混練されると共に、摩擦熱および加
熱装置５、５、…から加えられる熱とにより溶融し、次
の圧縮部１３に送られる。圧縮部１３のスクリュウ溝１
１、１１は次第に浅くなっているので、溶融金属は圧縮
され、巻き込まれた空気は開口部４の方へ逆流する。そ
して溶融混練された金属は計量部１４へ、次いでシリン
ダバレル２の先端部の貯留部へ送られる。それにつれて
スクリュウ１０が後退し、所定量貯えられる。

【００１８】可動金型４３を固定金型４４に対して型閉
じして、シリンダバレル２の先端部に設けられているノ
ズル３をスプルー４５にタッチする。そうして射出ラム
によりスクリュウ１０を駆動して貯えられていた完全に
溶融した状態の金属をキャビテイ４７に射出する。溶融
金属の固化は早いので、溶融金属が５０ｃｍ／ｓ以上の
速度で射出されるように、射出ラムの速度を制御する。
冷却固化を待って型開きし、金属射出成形品を取り出
す。この間に次の射出のための、混練溶融、圧縮、貯蔵
を前述したようにして行う。そして、同様にして射出す
る。このとき、前回の射出によりノズル３先端部に固化
している金属を同時に射出する。以下、上記動作を繰り
返して、前述したような金属原料Ｋを使用して金属射出
成形品、例えば自動車部品、ＯＡ機器用部品、ＦＡ機器
用部品、事務機器用部品、家電製品用部品、電動工具用
部品、通信機用部品等を得る。

【００１９】｛実施例｝実施例１：［金属原料の調整］金属原料は鉛ー錫の２元素の鉛合金のインゴットを切削
して得た。得られた金属原料について、粒度分布および
長さを測定した。その結果を表１に示す。表１粒度分布（Ｗｔ％）長さ（ｍｍ）割合５以下６５.０５〜１０３１.０１０〜１５３.０１５以上１.０なお、最大長さ１７ｍｍであった。［射出成形］上記金属原料を、特別に製作した圧縮比が
１.５のインラインスクリュウ式射出成形機により、完
全に溶融した状態の金属原料を金型に射出して２輪車用
バッテリの端子を得た。このとき、シリンダバレル２の
加熱装置５、５、…の温度を、図３に示されている鉛の
重量パーセントが９２であったので、液相線より＋２５
゜Ｃ高い３２７゜Ｃに設定した。ノズル３の加熱装置５
の温度はこれより低い２９５゜Ｃに設定した。射出速度
は６０ｃｍ／ｓであった。

【００２０】［結果］上記の条件で成形した２輪車用バ
ッテリの端子の寸法精度、重量精度を測定した。金型の
キャビテイには鋭角部分もあったが、鋭角部分にも射出
され、寸法精度も重量精も良好であった。

【００２１】実施例２：［金属原料の調整］金属原料はマグネシウムが１０パーセントのアルミニウ
ムーマグネシウムの２元素の合金のインゴットを切削し
て得た。得られた金属原料について、粒度分布および長
さを測定した。その結果を表２に示す。表２粒度分布（Ｗｔ％）長さ（ｍｍ）割合５以下７２.０５〜１０１５.０１０〜１５１０.５１５以上２.５なお、最大長さ１８ｍｍであった。［射出成形］上記金属原料を、特別に製作した圧縮比が
１.５の、前述したようなインラインスクリュー式射出
成形機により完全に溶融した金属原料を金型に射出して
平板状成形品を得た。このとき、圧縮部１３および計量
部１４の位置に対応しているシリンダバレル２の加熱装
置５の温度を、図４の（Ａ）に示されているマグネシウ
ムが１０パーセントのアルミニウムーマグネシウムであ
ったので、液相線より高い６３０゜Ｃに設定した。そし
て供給部１２の温度およびノズルの加熱装置５の温度は
これより低い６００゜Ｃに設定した。射出速度は６０ｃ
ｍ／ｓであった。

【００２２】［結果］上記の条件で成形した平板状成形
品の寸法精度、重量精度を測定した。金型のキャビテイ
には鋭角部分もあったが、鋭角部分にも射出され、寸法
精度も重量精度も良好であった。実施例３：［金属原料の調整］金属原料にアルミニウムが９パーセントのマグネシウム
ーアルミニウムの２元素の合金のインゴットを切削して
得た。得られた金属原料について、粒度分布および長さ
を測定した。その結果を表３に示す。表３粒度分布（Ｗｔ％）長さ（ｍｍ）割合５以下６６.０５〜１０２５.５１０〜１５５.０１５以上３.５なお、最大長さ１７ｍｍであった。［射出成形］上記金属原料を、実施例１、２と同じイン
ラインスクリュー式射出成形機により金型に射出して箱
形形状の成形品を得た。このとき、圧縮部１３および計
量部１４の位置に対応しているシリンダバレル２の加熱
装置５、５、…の温度を、図４の（Ｄ）に示されている
アルミニウムが９パーセントのマグネシウムーアルミニ
ウム合金であったので、液相線より高い６１０゜Ｃに設
定した。そして供給部１２の温度およびノズルの加熱装
置５の温度はこれより低い５６０゜Ｃに設定した。射出
速度は６０ｃｍ／ｓであった。

【００２３】［結果］上記の条件で成形した箱形形状の
成形品の寸法精度、重量精度を測定した。金型のキャビ
テイには鋭角部分もあったが、鋭角部分にも射出され、
寸法精度も重量精度も良好であった。

【００２４】｛具体例｝具体例１：ビスマスー錫合金のロストコア成形法に用い
られるコアの具体的成形法について述べる。このビスマ
スー錫合金のビスマスの重量パーセントは、６０である
ので、図には示されていないが、完全に溶融した状態に
するために状態図における液相線の温度より＋４０゜Ｃ
高い１６５゜Ｃに設定する。ノズル３の加熱装置５の温
度は１３０゜Ｃに設定する。射出速度は他の実験例から
６０ｃｍ／ｓにする。そうしてインラインスクリュウ式
射出成形機により金型に射出すると、寸法および重量精
度に優れた成形品を得ることができる。得られたコア成
形品をプラスチック用金型にインサートし、コアを包み
込むような形状としたガラス入りナイロンのプラスチッ
ク成形品を得る。その後プラスチック成形品を、ビスマ
スー錫合金の融点より高い温度の１２５゜Ｃに加熱す
る。そうすると、コアはビスマスー錫合金で成形されて
いるので、溶融する。そしてプラスチック成形品に設け
られている孔から溶け出る。こうして中空のガラス入り
ナイロンの継ぎ目のない成形品が得られる。なお、鉛ー
錫の２元素の鉛合金から２輪車用バッテリの端子を成形
する実施例と、アルミニウムーマグネシウム合金および
マグネシウムーアルミニウム合金の実施例と、ビスマス
ー錫合金のロストコア成形法に用いられるコアの具体的
成形法について述べたが、融点が７００゜Ｃ以下の他の
金属原料からも同様にして前述した自動車部品、ＯＡ機
器用部品等得ることができることは明らかである。

【００２５】従来技術の項でも説明したように、チキソ
モールド法は、本発明と同様に射出成形機から金型に溶
融金属を射出して成形品を得る方法であるので、これと
比較するために、また従来のダイカスト法および重力鋳
造法とを比較するために、金属原料に鉛ーアンチモン合
金を使用して、成形温度を変えて丸棒形状の試験片Ａ、
Ｂ、Ｃを成形し、比較試験をした。その結果を表４、５
に示す。表４成形方法成形温度サイクル溶湯温度計量機械的組織時間安定性安定性強度大きさ試験片Ａ＋３０〜＋５０ △ ○ △ ○ △ 試験片Ｂ＋１５〜＋３０ △ ◎ ◎ ◎ ◎ 試験片Ｃ０〜＋１５ △ ◎ ◎ ◎ ◎ チキソ法１ −１５〜０ ○ △ △ ○ ○ チキソ法２ −３０〜−１５ ○ × × × × ダイカスト法 ◎ △ × ○ △ 重力鋳造方法 ◎ △ × × × 表５成形方法成形温度転写性表面気泡率離型性バリ歩留光沢まり試験片Ａ＋３０〜＋５０ ◎ ◎ ○ ○ △ ○ 試験片Ｂ＋１５〜＋３０ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ 試験片Ｃ０〜＋１５ ◎ ○ ◎ ◎ ○ ◎ チキソ法１ −１５〜０ △ △ ○ ◎ ◎ ○ チキソ法２ −３０〜−１５ × × × △ ◎ △ ダイカスト法 ○ △ △ × × × 重力鋳造方法 × × × × × × なお、上記４、５表において成形温度は、融点温度を基
準とし、それより高い場合は＋、低いときは−として表
している。また、離型性の評価は離型剤の使用量で、そ
して歩留まりの評価はオーバーフローの多さ、大きさで
行った。上記４、５表において、二重丸◎は極めて
良好、一重丸○は良好、三角△はやや劣る、そしてバ
ツ×は劣ることを表している。これらの表から明らかな
ように、本実施例は１、２、３とも、他の製造方法に比
較して、特に本実施例と同様な射出成形するチキソモー
ルド法に比較しても二重丸◎が多く、あらゆる点におい
て優れていることが理解される。特に本実施例２は、優
れていることが判る。

【００２６】同様に、従来の製造法とも比較するため
に、金属原料にマグネシウムが９１パーセントのアルミ
ニウムーマグネシウムの２元素の合金を使用して、成形
温度を変えて丸棒形状の試験片Ｄ、Ｅ、Ｆを成形し、比
較試験をした。その結果を表６、７に示す。表６成形方法成形温度サイクル溶融温度計量機械的組織時間安定性安定性強度大きさ試験片Ｄ＋３０〜＋５０ △ ○ ○ △ △ 試験片Ｅ＋１５〜＋３０ △ ◎ ◎ ◎ ◎ 試験片Ｆ０〜＋１０ △ ◎ ○ ○ ○ チクソ法１ −１５〜０ ○ △ △ ◎ ○ チクソ法２ −３０〜−１０ ○ × × × × ダイカスト法 ◎ △ × ○ △ 表７成形方法成形温度転写性表面気泡率離型性バリ歩留光沢まり試験片Ｄ＋３０〜＋５０ ◎ ◎ ○ △ △ △ 試験片Ｅ＋１５〜＋３０ ◎ ◎ ◎ ○ ○ ◎ 試験片Ｆ０〜＋１０ ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ チクソ法１ −１５〜０ △ △ △ ◎ ◎ ○ チクソ法２ −３０〜−１０ × × × △ ◎ ○ ダイカスト法 ◎ ○ ○ × × × なお、上記６、７表において成形温度は、上記比較試験
と同様に融点温度を基準とし、それより高い場合は＋、
低いときは−として表現している。また、上記温度は圧
縮部および貯留部の設定温度で、供給部およびノズルの
温度はこれより若干低く設定した。なお、離型性の評
価、二重丸◎、バツ×等は上記比較試と同じである。上
記６、７表からも本実施例による製造方法は、他の製造
方法に比較してあらゆる点において優れていることが理
解される。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明による金属射出成
形品は、供給部、圧縮部、貯留部等からなる射出成形機
のシリンダバレル内で固体状の金属原料を外部から加え
る熱と、スクリュウを回転駆動するときに生じる摩擦、
剪断熱等により溶融して金型に射出して成形品を得ると
き、金属原料を液相線以上の溶融状態にした後、射出す
るので、すなわち融点以上の温度で成形するので、チキ
ソモールド法のように固液共存の固相率を制御する必要
がない。したがって、チキソモールド法では成形が困難
な、固液の温度幅が狭い合金あるいは固液が同一温度の
単一金属もしくは合金も容易にも適用することができ、
射出成形機で成形できる金属種が大幅に増加するとい
う、本発明特有の効果が得られる。また、射出成形機に
より金型に射出するので、高圧充填が可能で寸法および
重量精度に優れ、また機械的強度も大きい金属成形品が
得られる。さらには、金属原料は、射出成形機のシリン
ダバレル内で直接的に溶融されるので、エネルギ損失の
大きい溶解炉が不要でる。したがって、本発明による
と、エネルギ効率が高く、また火傷等の恐れもなく安全
に、しかもクリーンな環境の下で金属成形品を得ること
ができる。また、溶解炉がないので、全自動化も容易に
できる。請求項４記載の発明によると、金属原料を射出
する射出成形機のスクリュウの圧縮比が１.０〜２.０の
スクリュウを使用するので、上記効果に加えて金属原料
の溶融と前進が効率的に行われる。請求項５記載の発明
によると、粒径が５ｍｍ、長さが１０ｍｍ以下の粒状あ
るいは柱状もしくは機械加工の切削粉等の形状をした金
属原料を、重量パーセントで少なくとも９０％以上含ん
でいる金属原料を使用するので、スクリュウによく噛み
込まれる、必要以上に小さくないので酸化しない、シリ
ンダバレル内で早期に溶融することなく、また溶融が遅
れることもない、等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に供されるインラインスクリュ
ウ式射出成形機の例を示す図で、その（イ）は一部を断
面にして示す正面図、（ロ）はスクリュウ部分の一部拡
大図である。

【図２】金属融点の一覧を示す表である。

【図３】鉛ー錫合金の平衡状態図である。

【図４】金属合金の状態図で、その（Ａ）はアルミニ
ウムーマグネシウム合金の、（Ｂ）はアルミニウムー銅
合金の、（Ｃ）はアルミニウムーシリコンの、そして
（Ｄ）はマグネシウムーアルミニウム合金の平衡状態図
である。

【符号の説明】

１インラインスクリュウ式射出成形機２シリンダバレル５加熱装置１０スクリュウ１２供給部１３圧縮部１４計量部４０型締装置

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【手続補正書】

【提出日】平成７年６月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】従来技術の項でも説明したように、チキソ
モールド法は、本発明と同様に射出成形機から金型に溶
融金属を射出して成形品を得る方法であるので、これと
比較するために、また従来のダイカスト法および重力鋳
造法とを比較するために、金属原料に鉛−アンチモン合
金を使用して、成形温度を変えて丸棒形状の試験片Ａ、
Ｂ、Ｃを成形し、比較試験をした。その結果を表４、５
に示す。なお、上記４、５表において成形温度は、融点温度を基
準とし、それより高い場合は＋、低いときは−として表
している。また、離型性の評価は離型剤の使用量で、そ
して歩留まりの評価はオーバーフローの多さ、大きさで
行った。上記４、５表において、二重丸◎は極めて良
好、一重丸○は良好、三角△はやや劣る、そしてバツ×
は劣ることを表している。これらの表から明らかなよう
に、本実施例は１、２、３とも、他の製造方法に比較し
て、特に本実施例と同様な射出成形するチキソモールド
法に比較しても二重丸◎が多く、あらゆる点において優
れていることが理解される。特に本実施例２は、優れて
いることが判る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】供給部、圧縮部、貯留部等からなる射出
成形機（１）のシリンダバレル（２）内で固体状の金属
原料を外部から加える熱と、スクリュウを回転駆動する
ときに生じる摩擦、剪断熱等により溶融して金型（４
３、４４）に射出して成形品を得るとき、金属原料を液
相線以上の溶融状態にした後、射出することを特徴とす
る金属成形品の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の少なくとも貯留部におい
ては、液相線以上の溶融状態にして射出する金属成形品
の製造方法。
【請求項３】請求項１または２の液相線の温度が７０
０°Ｃを含み、それ以下である金属成形品の製造方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかの項に記載の射
出成形機（１）のスクリュウの圧縮比が１.０〜２.０の
スクリュウ（１０）を使用する金属成形品の製造方法。
【請求項５】請求項１〜４にいずれかの項に記載の金
属原料は、粒径が５ｍｍ、長さが１０ｍｍ以下の粒状あ
るいは柱状もしくは機械加工の切削粉等の形状をした金
属原料を、重量パーセントで少なくとも９０％以上含ん
でいる金属原料を使用する、金属成形品の製造方法。