JPH11198215A - バレルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バレル本体の温度コントロールを容易に行う
ことができる流体通路を備えたバレルを提供する。 【解決手段】 流体通路として用いられるパイプ２０
が、低〜中炭素の構造用鋼からなる内側部材１４の外周
に螺旋状に巻き付けられた状態で鋳型にセットされ、鋳
鉄材料からなる外側部材１２により鋳ぐるまれる。バレ
ル孔１６の表面には、耐食性および／または耐摩耗性を
有する表面層２２が溶射または溶接肉盛りにより形成さ
れる。パイプ２０は、バレル１使用時（成形機稼働時）
にはバレル冷却用の冷媒通路として、表面層２２を形成
する溶射または溶接肉盛り時には加熱用の熱媒体通路と
して、使用される。流体通路の形成方法を、従来のドリ
ル穿孔から、パイプ鋳ぐるみに代えたことにより、流体
通路の設計自由度の向上および冷媒漏れに対する信頼性
が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスまた
は高分子材料等の射出成形または押し出し成形等に用い
られる成形機のバレルに関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機または押し出し成型機のバレ
ルには、そのバレル孔の内部を動くスクリュまたはプラ
ンジャピストンのかじり等の現象を防止すべく、バレル
の温度を制御するための冷却通路が設けられている。従
来のバレル１００は、鍛造素材を所定の形状に機械加工
した後、図４に示すような冷却通路を形成することによ
り製造されている。冷却通路は、バレル孔１０５周り
に、複数の軸方向冷却通路１０１と、これら軸方向冷却
通路１０１を連結する周方向通路１０２を穿孔し、しか
る後、穿孔された通路の冷媒入口部１０３と冷媒出口部
１０４以外を溶接により塞ぐことにより形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のバレル
には、以下のような問題がある。

【０００４】まず第１に、従来のバレルは、冷却通路が
穿孔加工により形成されるようになっているため、冷却
性能を最適とするような冷却通路形状を得ることが困難
である。また、各穿孔部を塞ぐ溶接部に割れ等の欠陥が
発生して水漏れが発生する可能性もある。また、従来の
バレルは鍛造素材からの削り出しで製造されているた
め、加工コストが高いという問題もある。

【０００５】さらに、このようなバレルにおいては、バ
レル孔の内周面に耐食性または耐摩耗性向上の目的で、
溶射または溶接肉盛りを行う場合がある。このような表
面層を形成する作業を行う場合、溶射層の剥離若しくは
割れ、または溶接割れが生じる場合がしばしばある。こ
のような不具合を防止するためには、バレルを加熱した
状態で溶射または溶接を行うのが効果的であるが、この
加熱作業を効率的に行うことは困難である。なぜなら、
バレル孔内周面から加熱を行うことは、実質的に不可能
であり、また、バレルの外側から加熱したのでは、加熱
が必要とされるバレル孔内周面近傍の温度を十分に高く
することはできないからである。

【０００６】本発明は、上記実状に鑑みなされたもので
あり、バレル本体の温度制御を効率的に行うことができ
る流体通路を有するバレルを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、バレル孔を有するバレル本体と、前記バ
レル孔の周囲において前記バレル本体に鋳ぐるまれ、前
記バレル本体の温度を調節するための冷媒または熱媒を
通すためのパイプとを備えたバレルを提供する。好まし
くは、前記バレル本体は、前記パイプがその外周面に沿
って配置されるとともに、その内周面が前記バレル孔を
区画する内側部材と、前記内側部材および前記パイプを
鋳ぐるむ外側部材とを有する。更に好ましくは、前記パ
イプは、前記内側部材の外周面に沿って螺旋状に配置さ
れる。

【０００８】また、前記外側部材は鋳鉄材料からなるこ
とが好ましく、この場合特に前記内側部材が、炭素含有
量が０．１〜０．４wt％の構造用鋼からなることが好ま
しい。

【０００９】また、前記バレル孔の内周表面に、耐食材
料、耐摩耗材料または耐食耐摩耗材料からなる層が形成
されていることが有利であり、前記バレル孔の内周面の
層は、溶射または溶接肉盛りにより形成される。

【００１０】また、本発明は、所定形状を有する内側部
材およびパイプを準備する工程と、前記内側部材の外周
面に沿って前記パイプを配置して鋳型内に据え置く工程
と、前記鋳型内に注湯し、前記内側部材およびパイプを
鋳ぐるむ工程と、前記内側部材にバレル孔を形成する工
程とを備えたバレルの製造方法を提供する。

【００１１】好ましくは、前記製造方法は、前記パイプ
に熱媒を通過させ、少なくとも前記内側部材を所定温度
まで加熱する工程と、前記バレル孔の内周面に溶射また
は溶接肉盛りを行い、耐食材料、耐摩耗材料または耐食
耐摩耗材料からなる層を形成する工程とを更に備える。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１乃至図３は本発明の一実
施形態を示す図である。

【００１３】図１および図２に示すように、バレル１
は、バレル本体１０と、このバレル本体１０に鋳ぐるま
れたパイプ２０とを備えている。バレル本体１０は、内
側部材１４および外側部材１２とを有している。

【００１４】バレル本体１０の外側部材１２は、鋳鉄材
料からなり、高い強度が必要とされる場合にはＦＣＤ５
００またはＦＣＤ６００（ＪＩＳ Ｇ５５０２に定める
球状黒鉛鋳鉄品）、特に高強度が必要とされない場合に
はＦＣ２５０またはＦＣ３００（ＪＩＳ Ｇ５５０１に
定めるねずみ鋳鉄品）が使用される。バレル本体１０の
外側部材１２は、パイプ２０だけでなくバレル本体１０
の内側部材１４をも鋳ぐるんでいる。

【００１５】バレル本体１０の内側部材１４には、バレ
ル１の軸線方向に沿って延びる孔が形成されており、こ
の孔がバレル孔１６となる。内側部材１４は、炭素含有
量が０．１〜０．４wt％のＳＣ材（ＪＩＳ Ｇ４０５１
に定める機械構造用炭素鋼鋼材）、炭素含有量が０．１
〜０．４wt％のＳＣＭ材（ＪＩＳ Ｇ４１０５に定める
クロムモリブデン鋼鋼材）、炭素含有量が０．１〜０．
４wt％のＳＳ材（ＪＩＳ Ｇ３１０１に定める一般構造
用圧延鋼鋼材）等の構造用鋼から形成されている。

【００１６】ここで内側部材１４の炭素含有量を０．１
〜０．４wt％とした理由を以下に説明する。内側部材１
４を外側部材１２により鋳ぐるむ際、内側部材１４と外
側部材１２との間に高い密着性が確保されることが好ま
しく、このためには炭素含有量の高い鋳鉄材料からなる
外側部材１２の炭素を内側部材１４に拡散させ内側部材
１４に外側部材１２を凝着させることが必要である。そ
して、この拡散を有効に行わせるためには、内側部材１
４の組織に占めるパーライト組織の比率が６０％以下で
あることが好ましい。このため、炭素含有量の上限は、
０．４wt％とした。

【００１７】なお、内側部材１４と外側部材１２との間
の密着性向上のみの観点からは、内側部材１４の炭素含
有量は低いほど好ましいのであるが、内側部材１４の炭
素含有量が０．１wt％以下となると、内側部材１４の強
度が５０kgf ／mm² 以下となり、この強度では、内側部
材１４そのものの強度としても十分ではなく、また、バ
レル孔１６（内側部材１４の中心の孔）上に耐食性、耐
摩耗性または耐食耐摩耗性被膜を形成した場合でも、当
該被膜直下の内側部材１４自体の変形により、バレル孔
１６の摩耗または変形等の問題が生じるおそれがある。
このため、炭素含有量の下限は０．１wt％とした。

【００１８】バレル本体１０の外側部材１２の軸方向両
端には、フランジ１７、１７が形成されており、これら
フランジ１７にはそれぞれパイプ２０の両端と連通する
プラグ穴１８が形成されている。これらプラグ穴１８
は、冷媒または熱媒の供給口または排出口となる。

【００１９】また、パイプ２０は、ＳＧＰ（ＪＩＳ Ｇ
３４５２に定める配管用炭素鋼鋼管）、ＳＴＫ（ＪＩＳ
Ｇ３４４４に定める一般構造用炭素鋼鋼管）等の炭素
鋼鋼管または、特に高い耐食性が必要とされる場合には
ＳＵＳ−ＴＫ（ＪＩＳ Ｇ３４４６に定める機械構造用
ステンレス鋼鋼管）等のステンレス鋼鋼管から形成され
ている。パイプ２０は、バレル本体１０の内側部材１４
の外周面に沿って螺旋状に巻き付けられており、バレル
本体１０の外側部材１２に鋳ぐるまれている。バレル１
を使用する際には、このパイプ２０に冷却水等の冷媒が
流され、バレル１の温度、特にバレル１のバレル孔１６
の内周面近傍の温度を所定温度に保持する。

【００２０】本例のようにパイプ２０を螺旋状に形成し
た場合には、パイプ２０内を通過する冷媒（熱媒）の流
れを非常にスムースにすることが可能である。このた
め、バレル本体１０の温度コントロールが非常に容易と
なる。特に、バレル本体１０の周方向の温度分布を均一
化することができ、バレル孔１６内を動くプランジャピ
ストンまたはスクリュの嵌め合い精度を向上させること
ができる。また、従来のように冷却通路端部を溶接によ
り塞ぐ必要がなくなるため、冷媒（熱媒）漏れに対する
信頼性を向上させることができる。

【００２１】なお、もし必要であるならば、パイプ２０
の配置態様を上述した螺旋状以外の態様とすることも可
能であり、この変更はパイプ２０の曲げ方を変更するこ
とにより容易に実現することができる。

【００２２】バレル孔１６の内周面には、耐食材料、耐
摩耗材料または耐食耐摩耗材料からなる表面層２２が形
成されている。この表面層２２は、ステライト合金、コ
ルモノイ合金等の耐食性金属、またはこのような耐食性
金属にタングステンカーバイドまたは炭化バナジウム等
の硬質相を分散させた複合金属により構成されている。
表面層２２は、溶射または肉盛りにより形成される。

【００２３】次に、図３を参照して本実施形態に係るバ
レルの製造方法について説明する。まず、図３に示すよ
うに、所定形状の湯口２５、湯道２６および揚り２７を
有する鋳型２４を準備する。なお図３において符号２８
は、内側部材１４を鋳型２４内の所定位置に保持するた
めの中子である。

【００２４】次に、内径側に適当な加工代を設けた略円
筒状の内側部材１４（内側部材１４用の素材）を準備す
る。そして内側部材１４の外周面にパイプ２０を螺旋状
に巻き付けて鋳型２４内に据え置き、湯口２５から注湯
を行う。これにより、内側部材１４およびパイプ２０
は、鋳造部材１２Ａにより鋳ぐるまれる。

【００２５】鋳造が終了したら、製品を鋳型から取り出
し、内側部材１４および鋳造部材１２Ａの不要部分を機
械加工により除去するとともに、プラグ穴１８の穿孔等
の加工を行う。鋳造部材１２Ａの不要部分を機械加工に
より除去することによりバレル本体１０の外側部材１２
の形状が得られる（図３において一点鎖線で囲んだ部分
を参照）。以上により、図１に示すような形状のバレル
１が得られる。

【００２６】機械加工が終了すると、バレル孔１６内周
面に溶射または溶接肉盛り等の手法により、耐食材料、
耐摩耗材料または耐食耐摩耗材料からなる表面層２２が
形成される。溶射または溶接肉盛りにより表面層２２を
形成する場合には、急冷による表面層２２の割れまたは
剥離を防止するため、母材側すなわちバレル本体１０の
内側部材１４を加熱した状態で行うことが好ましいが、
このことはパイプ２０に例えばシリコンオイル等の熱媒
を流し、バレル本体１０を加熱することにより容易に行
うことができる。

【００２７】このように、パイプ２０は、バレル１使用
時におけるバレルの温度コントロールのための冷媒通路
としてのみならず、バレル１製造時における溶射工程若
しくは溶接肉盛り工程時の熱媒通路として用いることも
可能である。

【００２８】なお、上記実施形態においては、バレル１
が一軸バレル（１つ目穴バレル）である場合（図１に示
す形状の場合）について説明したが、これに限定される
ものではなく、本発明は図２に示すような二軸バレル
（２つ目穴バレル）に対しても適用することが可能であ
る。この場合、各構成要素の形状を図２に変更するのみ
で足り、製造方法の本質的な変更は不要である。なお、
図２おいて、図１に示す部材と同一の機能を果たす部材
には同一符号を付して示す。

【００２９】

【実施例】次に、下記実施例により上記実施形態につい
てさらに具体的に説明する。

【００３０】［第１の実施例］まず、第１の実施例につ
いて説明する。第１の実施例においては、外側部材１２
（鋳造部材１２Ａ）にＦＣＤ６００、内側部材１４にＳ
３５Ｃ、パイプ２０にＳＴＫＭ材、表面層２２にコルモ
ノイ合金をそれぞれ用いた。

【００３１】まず、ＦＣＤ６００相当材を低周波電気炉
で１５００℃で溶解し、しかる後トリベ中で球状化処理
を行ったＦＣＤ６００の溶湯を準備した。

【００３２】次に、図３に示すように、パイプ２０が巻
き付けられた内側部材１４を鋳型の所定位置に据え置
き、しかる後、上述したＦＣＤ６００の溶湯を湯口２５
から鋳型内に注湯した。次いで、型ばらしを行った後、
所定の機械加工を行った。

【００３３】次に、パイプ２０中に加熱した流体を流
し、バレル本体の温度を２５０℃まで上昇させ、内側部
材１４の内周面にコルモノイ合金の溶接肉盛りを行なっ
た。この溶接肉盛り工程においてクラックの発生は認め
られなかった。

【００３４】このようにして製造したバレル１をＡＢＳ
樹脂成形用の押出成形機に取付け、耐久試験を行った
が、２年間相当の使用においても、バレル内径（バレル
孔１６の内周面）の摩耗は実質的に０（測定限界以下）
であった。

【００３５】［第２の実施例］次に、第２の実施例につ
いて説明する。第２の実施例においては、外側部材１２
にＦＣ３００、内側部材１４にＳＣＭ４１５、パイプ２
０にＳＵＳ−ＴＫ（ステンレス鋼鋼管）、表面層２２に
ステライトＮｏ．６をそれぞれ用いた。

【００３６】鋳造は、第１の実施例と同様の鋳型を用
い、ＦＣ材におけるの通常の溶解、溶湯処理、注湯温度
により鋳造を行った。そしてバリ取り、機械加工が終了
した後、肉盛り工程を行った。

【００３７】肉盛り工程は、パイプ２０中に加熱した流
体を流し、バレル本体の温度を３００℃まで上昇させ、
内側部材１４の内径面にステライトＮｏ．６の溶接肉盛
りを行なった。この溶接肉盛り工程においてクラックの
発生は認められなかった。

【００３８】このようにして製造したバレル１をＡＢＳ
樹脂成形用の押出成形機に取付け、耐久試験を行った
が、３年間相当の使用においても、バレル内径（バレル
孔１６の内周面）の摩耗は実質的に０．１ｍｍ以下であ
った。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バレル本体の温度制御を効率的に行うことができる流体
通路を有するバレルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバレルの一実施形態を示す図であ
って、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に
おけるＢ−Ｂ断面を示す図。

【図２】本発明に係るバレルの他の実施形態を示す図で
あって、図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）
におけるＢ−Ｂ断面を示す図。

【図３】本発明に係るバレルの製造方法を示す断面図。

【図４】従来のバレルを示す図であって、図４（ａ）は
側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面を
示す図。

【符号の説明】

１ バレル １０ バレル本体 １２ 外側部材 １４ 内側部材 １６ バレル穴 ２０ パイプ ２２ （表面）層

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バレル孔を有するバレル本体と、 前記バレル孔の周囲において前記バレル本体に鋳ぐるま
   れ、前記バレル本体の温度を調節するための冷媒または
   熱媒を通すためのパイプと、を備えたことを特徴とする
   バレル。
2. 【請求項２】前記バレル本体は、 前記パイプがその外周面に沿って配置されるとともに、
   その内周面が前記バレル孔を区画する内側部材と、 前記内側部材および前記パイプを鋳ぐるむ外側部材と、
   を有することを特徴とする、請求項１に記載のバレル。
3. 【請求項３】前記パイプは、前記内側部材の外周面に沿
   って螺旋状に配置されていることを特徴とする、請求項
   ２に記載のバレル。
4. 【請求項４】前記外側部材は、鋳鉄材料からなることを
   特徴とする、請求項２または３に記載のバレル。
5. 【請求項５】前記内側部材は、炭素含有量が０．１〜
   ０．４wt％の構造用鋼からなることを特徴とする、請求
   項４に記載のバレル。
6. 【請求項６】前記バレル孔の内周面に、耐食材料、耐摩
   耗材料または耐食耐摩耗材料からなる層が形成されてい
   ることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載
   のバレル。
7. 【請求項７】前記バレル孔の内周面の層は、溶射または
   溶接肉盛りにより形成されていることを特徴とする、請
   求項６に記載のバレル。
8. 【請求項８】所定形状を有する内側部材およびパイプを
   準備する工程と、 前記内側部材の外周面に沿って前記パイプを配置して鋳
   型内に据え置く工程と、 前記鋳型内に注湯し、前記内側部材およびパイプを鋳ぐ
   るむ工程と、 前記内側部材にバレル孔を形成する工程と、を備えたこ
   とを特徴とするバレルの製造方法。
9. 【請求項９】前記パイプに熱媒を通過させ、少なくとも
   前記内側部材を所定温度まで加熱する工程と、 前記バレル孔の内周面に溶射または溶接肉盛りを行い、
   耐食材料、耐摩耗材料または耐食耐摩耗材料からなる層
   を形成する工程と、を更に備えたことを特徴とする、請
   求項８に記載のバレルの製造方法。