JPS61183430A - 耐摩耗性および耐食性にすぐれた射出成形機用スクリューの製造方法 - 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、プラスチック等の射出成形用装置を構成する
スクリューおよびその製造方法に関する。

〔従来技術〕

プラスチックの射出成形は、第３図に示すように、内部
にスクリュー（Ｓ）を有する長尺のシリンダ（Ｃ）内に
、ホッパー（Ｈｐ）から原料樹脂粉末（Ｐ　Ｗ）を供給
し、スクリュー（Ｓ）の回転駆動によりシリンダ（Ｃ）
内を移動させつつ、ヒータ（Ｈ）にて加熱流動化し、先
端部のノズル（Ｎ）から、その前部に配置されている金
型（図示せず）内に注入することにより行われる。

このスクリュー（Ｓ）は、？容融プラスチックを圧送し
ノズル（Ｎ）から高圧力で噴射させるものであるから、
そのシャフトの周囲に螺設されている羽根は強度および
耐摩耗性にすぐれていることが必要であり、またプラス
チックの加熱溶融に伴って発生する弗素ガス等の腐食性
ガスに対する腐食抵抗をも兼備していることが必要であ
る。従来より、このスクリューとしてはマルエージング
鋼からなるものが使用されている。

〔解決しようとする問題点〕

しかるに、従来より使用されているマルエージング鋼製
スクリューは、必ずしも耐摩耗性および耐食性の点で十
分なものとは言い難い。殊に、繊維強化型プラスチック
等の複合材料の射出成形にあっては、溶融プラスチック
にセラミック繊維等の硬質の補強材が分散相として配合
されるため、羽根の摩耗が速（、耐用寿命の低下が著し
い。

また、近時はセラミック製品の製造に対する射出成形の
適用がこころみられているが、この場合も従来のマルエ
ージング鋼製スクリューでは、耐摩耗性および耐食性の
点で実用上問題がある。

本発明は、かかる実情に対処すべく、従来のスクリュー
を凌ぐ改良された耐摩耗性および耐食性を有する射出成
形機用スクリューを提供しようとするものである。

〔技術的手段および作用〕

本発明の射出成形機用スクリューは、シャフトの周面に
、タングステン炭化物粒子を含むＣｏ基合金系もしくは
Ｎｉ基合金系の焼結合金からなる羽根が、その基部がシ
ャフトに埋め込まれた状態で、螺旋状に設けられている
点に特徴を有するものである。

本発明に係る射出成形機用スクリューを第１図に模式的
に示す。（１）はシャフト、（２）はシャフト（１）の
周面に螺設されている焼結合金からなる羽根である。羽
根（２）はその基部がシャフト（１）に埋め込まれた状
態でシャフト（１）に固定されている。

第４図にスクリューの羽根を成している焼結合金のミク
ロ組織を示す。（Ｍ）は基地金属であり、（Ｐ）はタン
グステン炭化物粒子である。ただし、基地金属はＣｏ基
合金であるが、Ｎｉ基合金の場合も組織的に特に異なる
点はない。

本発明の射出成形機用スクリューの羽根を構成する焼結
合金におけるＣｏ基合金、またはＮｉ基合金は、耐熱性
、耐熱衝撃性、および耐食性等の点から、Ｍｏ、Ｃｒ５
Ｓｉ、その他の諸元素の１種もしくは２種以上を合計量
で、２０〜５５％含有する合金であることが好ましい。

そのような好ましいＣｏ基合金の具体例として、Ｍｏ：
２４〜３３％、Ｃｒ：４〜２０％、Ｓｉ：３．５％以下
、残部Ｃｏからなるものが挙げられる。また、Ｎｉ基合
金の好ましい具体例として、ＭＯ＝２４〜３３％、Ｃｒ
：４〜２０％、Ｓｉ：３．５％以下、残部Ｎｉからなる
ものが挙げられる。

焼結合金中のタングステン炭化物粒子は、濡れ性および
結合性等の点から、Ｃｏを５〜４０％含有しているもの
であることが好ましい。粒径は特に制限されないが、耐
摩耗性および分散性等の点から、５０〜１５０μｍであ
ることが好ましい。

また、焼結合金におけるタングステン炭化物粒子量（重
量）を５％以上とするのは、耐摩耗性を十分なものとす
るためである。タングステン炭化物粒子量が増す程、耐
摩耗性は高くなるが、あまり多くなると、強度・靭性が
低下するので５０％を上限とするのである。

一方、シャフト（１）は、強度の点から、マルエージン
グ鋼が好ましく用いられ、例えば１８％Ｎｉ系、２０％
Ｎｉ系、２５％Ｎｉ系等から適宜選ばれる。

本発明の射出成形機用スクリューを製造するには、まず
シャフト素材と、羽根を形成するための焼結原料粉末と
を準備する。焼結原料粉末は、所望の焼結合金組成に応
じてＣｏ基合金粉末またはＮｉ基合金粉末に、タングス
テン炭化物粉末を５〜５０％配合することにより調製さ
れる。一方、シャフト素材には、その周面に所望のスク
リュー羽根の形状を有する溝条を穿設する。ついで、シ
ャフト素材の溝条内に焼結原料粉末を充填するとともに
、シャフト素材にその外径とほぼ等しい内径を有する金
属管を嵌装してキャニングする。これを熱間静水圧焼結
に付してシャフト素材の溝条内に焼結合金を形成せしめ
、しかるのちシャフト素材の表面の金属管およびシャフ
ト素材表面に機械加工を施して焼結合金からなる羽根を
削り出すことにより目的とするスクリューを得る。

第２図に、本発明のスクリューの製造要領を模式的に示
す。（１′）はシャフト素材、（１１）はシャフト素材
（１′）の周面に螺旋状に穿設された、羽根形成用溝条
である。溝条（１１）内には焼結原料粉末（Ｐｗ）が充
填されており、その外側面にキャニング材として金属管
（ａ）が嵌装され、両端部は溶接により封止されている
。これを熱間静水圧焼結に付したのち、キャニング材で
ある金属管（ａ）とシャフト素材（１′）の表層部（ｂ
）を取り代として機械加工により削除除去して溝条（１
１）内に焼成されている羽根（焼結合金）を、その基部
を残して露出させ所定の形状に仕上げることにより第１
図に示すような焼結合金からなる羽根を有するスクリュ
ーとして完成される。

上記スクリューの製造工程における熱間静水圧焼結は、
好ましくは９００　ｋｇ　ｆ　／　ｃｉ以上の加圧力の
作用下、温度１０００〜１１００℃にて行われる。加圧
力を９００ｋｇｆ／ｃｄ以上、温度を１０００℃以上と
するのは、十分な焼結により緻密で強度の高い羽根（焼
結合金）を形成するためであり、またかかる高温・高圧
力下に、シャフト素材の緻密化と、シャフト−羽根の強
固な結合関係の形成が促進される。

加熱温度の上限を１１００℃とするのは、それをこえる
と、金属部（キャニング材を含む）の溶融のおそれがあ
るからである。加圧力の上限は規定しないが、通常約１
３００ｋｇ　ｆ　／ａａをこえる必要は特にない。なお
、シャフトのｍ織調製は、熱間静水圧焼結後に適宜の熱
処理を施すことにより行えばよい。

例えば、温度６００℃に４時間保持したのち、８５０℃
で１時間保持し、ついで空冷するか、あるいは５５０℃
にて３時間保持したのち空冷する処理が施される。

本発明のスクリューシャフトの羽根の、耐食性および耐
摩耗性を窒化鋼からなるものと比較すると、１０％Ｈ１
耐食性は約３３０倍、１５％Ｈｚ　Ｓ　Ｏａ耐食性は約
７２０倍、また耐摩耗性（大越式迅速摩耗試験法による
）は約１７倍にも達する。

〔実施例〕

Ｃｏ基合金粉末とタングステン炭化物粉末とからなる焼
結原料粉末と９周面に羽根形成用溝条が穿設されたシャ
フト素材とを準備し、第２図に示すように、シャフト素
材（１′）の溝条（１１）に焼結原料粉末を充填し、金
属管（耐熱鋼）（ａ）でキャニングしたのち熱間静水圧
焼結に付し、しかる後、シャフトのマルエージング処理
を行い、ついで機械加工により焼結合金からなる羽根を
削り出し所定形状に仕上げて第１図に示すようなスクリ
ューを得た。このスクリューを（Ａ）とする。また、Ｃ
ｏ基合金粉末に代えてＮｉ基合金粉末を使用する以外は
上記と同じ手順を経て同じ形状を有するスクリューを得
た。このスクリューを（Ｂ）とする。

（１）焼結原料粉末 （１）タングステン炭化物粉末：Ｃｏ１２％を含有して
いる粒径５０〜１５０μｍのＷＣ粉末。

（２）　Ｃｏ基合金粉末 Ｍｏ：２８％、Ｃｒ：１７％、Ｓｉ：２％、残部０００
粒径５０〜１５０μｍ （３）Ｎｉ基合金粉末 Ｍｏ：３２％、Ｃｒ：１５％、Ｓｉ：３％、残部Ｎｉ、
粒径５０〜１５０μｍ （４）配合割合 ＷＣ粉末：Ｃｏ基合金粉末（またはＮｉ基合金粉末）＝
１：９（重量比） （ＩＩ）シャフト素材 （１１材質：１８％Ｎｉ系マルエージング鋼（２）外径
：３２鶴、焼結後の加工代：０，５ｍ。

（３）羽根形成用溝条：ピッチ３５鶴、溝幅５ｆｉ、溝
深さ５ｍ。

（Ｉ［［）焼結条件 焼結温度：　１１００℃、加圧力：　１１００ｋｇ　ｆ
　／ｃｊ、保持時間：２Ｈｒ。

（ＩＶ）製品性状 得られたスクリュー（Ａ）および（Ｂ）のそれぞれを、
セラミック繊維を含むプラスチック形成品の射出形成機
に使用し、従来のマルエージング鋼製スクリューと比較
した結果、本発明のスクリュー（Ａ）、（Ｂ）はいずれ
も摩耗・腐食が極めて少なく、それぞれの耐用寿命は３
００時間、および２５０時間と、従来の約２．５倍以上
の耐久性を示した。

〔発明の効果〕

本発明の射出成形機用スクリューは、従来のマルエージ
ング鋼製スクリューをはるかに凌ぐ耐摩耗性および耐食
性を有しているので、通常のプラスチック射出成形はも
とより、硬質の繊維を含む複合プラスチック成形品やセ
ラミック成形品の射出成形機用スクリューとして有用で
あり、従来のスクリューにまさる耐久性を有し、射出成
形操業の安定化・能率化に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の射出成形機用スクリューの実施例を示
す一部切欠要部断面図、第２図は本発明射出成形機用ス
クリューの製造要領を示す要部断面説明図、第３図は射
出成形機の断面概要図、第４図は本発明射出成形機用ス
クリューの羽根を形成している焼結合金のミクロ組織を
示す図面代用顕微鏡写真（ｘ　８００）である。 １：シャフト、２：羽根、１１：溝条、Ｓニスクリユー
、Ｐｗ：焼結原料粉末。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シャフトの周面に、タングステン炭化物粒子５〜
   ５０％を含むＣｏ基合金もしくはＮｉ基合金系焼結合金
   からなる羽根が、その基部がシャフトに埋め込まれた状
   態で螺設されてなる耐摩耗性および耐食性にすぐれた射
   出成形機用スクリュー。
2. （２）シャフトの周面に焼結合金からなる羽根が、その
   基部がシャフトに埋め込まれて螺旋状に設けられている
   射出成形機用シャフトの製造方法であって、 シャフト素材の周面に、スクリュー羽根形状を有する溝
   条を穿設し、その溝条にタングステン炭化物粉末５〜５
   ０％、残部はＣｏ基合金粉末もしくはＮｉ基合金粉末か
   らなる焼結合金原料粉末混合物を充填するとともに、シ
   ャフト素材に金属管を嵌装してキャニングし、ついでこ
   れを温度：１０００〜１１００℃および加圧力：９００
   〜１３００ｋｇｆ／ｃｍ＾３の熱間静水圧焼結に付して
   シャフト素材の溝条内に焼結合金からなる羽根を形成せ
   しめ、しかるのちシャフト素材の周囲の金属管およびシ
   ャフト素材に機械加工を施して焼結合金からなる羽根を
   削り出すことを特徴とする耐摩耗性および耐食性にすぐ
   れた射出成形機用スクリューの製造方法。