JPS63312902A - 多軸複合シリンダの製造法 - 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、プラスチック材料や食品材料の混練等に用い
られる多軸複合シリンダを得るための改善された製造手
段の提供に関する。

（従来の技術） プラスチック材料や食品材料の混練に当っては、シリン
ダ内にスクリュまたはロータを可回動に装設し、複数の
材料をシリンダ内に投入し、スクリュまたはロータの回
動により、その混練と移送とを行なうのであるが、この
さい同シリンダにおける内径面形状は、一般的に２本の
スクリュまたはロータが並設される２個の孔が、その軸
方向において相互に連通状に開設された断面形状とされ
、また同内径面は材料の流動される際の摩擦による摩耗
や、材料とともに添加される各種有機物の熱分解により
発生する物質によって腐食を受けるのである。このため
そのシリンダ内径面には、耐食性、耐摩耗性の合金粉末
を表面ガードとして被着させるのであるが、゛この点に
ついては次のような先行技術が存在する。即ち、特開昭
６０−１８１２０８号に開示されるように、−棒鋼材か
ら成るシリンダ胴に形成されたスクリュ一孔内壁面に、
耐摩耗性または耐食性の合金粉末を充填し、熱間等方圧
加圧装置（ＨＩＰプレス手段として既知のもの）によっ
て、成形かつ焼結被着させたものであり、また同号公報
にはそれ以前の旧来技術として、例えば２つ割りとした
バイメタル製ライナを内径面に合体溶接させるもの、同
ライナーとシリンダを共に２つ割り状として合体溶接す
るもの、あるいはシリンダ内径面に中子を入れて、合金
溶湯を流し込んで被着させるもの等も開示さ、れている
ことは、同号公報記載の通りである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したシリンダ胴に形成されるスクリュ一孔内壁面に
、耐摩耗性、耐食性合金粉末を充填し、これをＨＴＰプ
レス手段によって一体に焼結被着させる手段は、次の点
において問題がある。即ち同手段においては、そのシリ
ンダ胴における一対の平行しかつ連通部を有するスクリ
ュ孔内に、それぞれ中空中子を同心に挿入し、スクリュ
孔と中子との空間内に目的の合金粉末を充填し、ＨＩＰ
プレス手段によって同粉末をスクリュ孔内面に焼結被着
させるのであるが、ＨＩＰ処理後は、中空中子および両
中子間に充填され焼結一体化した合金粉末による壁部分
を、全て切削除去することによって、相違なる２つのス
クリュ孔内径面を所定形状寸法のもとに加工成形する手
段が必須とされるのであり、この切削加工には多数の工
数を有するのみならず、内径面の断面形状は切削という
機械加工可能な形状範晴に制約される不利があるし、ま
た中子および相並ぶ中子間に壁状に形成される合金部分
は、何れも切削除去されるため、材料的にもロスを生じ
ることになる。また内径面の断面形状が、切削という機
械加工可能な形状の範囲に制約されることは、押出しや
混練機能の向上に必要とされるシリンダ孔内径面の必要
形状が得られないという結果を招来することにもなるの
である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、かかる中子使用、金属粉末のＨＩＰ処理によ
る一体焼結被着手段における上記の問題点を解決するた
め、内径面ガード用の金属粉末をＨＩＰ処理によって内
径面上に一体に被着させるとともに、中子によってその
内径面形状を正確に規制し、かつ同中子を事後引抜きあ
るいは押出可能とすることにより、切削除去加工を必要
とすることなく、所望断面形状、寸法を持つシリンダ内
径面が容易に得られるようにしたものであり、具体的に
は、シリンダにおける少なくとも２以上のかつ軸方向に
おいて連通部を有する孔から成るシリンダ内径面内に、
同内径面と同等断面形状であるとともにシリンダ構成金
属材料より熱膨脹係数の大きな金属材料から成る単一中
子を、同心にかつ離型剤被着を介して挿入し、中子外周
面と前記シリンダ内径面との空間に充填した内径面ガー
ド用金属粉末を熱間等方圧加圧手段を介してシリンダ内
径面上に一体に被着し、単一中子の取出により所要寸法
、形状のシリンダ内径面を無切削下に得ることにあり、
更には離型剤として無機質離型剤を用いるとともに、そ
の無機質粒径を１５０μ以下のものとすることにある。

（作　用） 本発明の前記した技術的手段によれば、第１．２．３各
図において例示するように、第２図で示したシリンダ３
における２本のスクリュまたはロータが装設されるよう
に、軸方向に平行して並設されかつその軸方向において
互いに連通部５ｂによって連通状とされた２個の孔５ａ
、５ａから成るシリンダ内径面３ａ内に、前記孔５ａ、
５ａと対応する柱状部２ａ、２ａと、連通部５ｂと対応
する壁状部２ｂから成る中実の単一中子２を、シリンダ
内径面３ａとの間に、ガード用金属粉末充填用の空間４
を存して同心に挿入するのであり、このさい同中子２の
材質をシリンダ３の材質よりも、熱膨脹係数の大きな金
属材質のものとし、かつ同中子２の全外周面上には、第
１図で示すように無機質系材料による離型剤１を所要膜
厚下に一体にコーティングさせるのである。しかる後、
前記空間４内に耐摩耗性、耐食性等のガード用金属粉末
（図示省略）を充填し、公知の熱間等方圧加圧装置内に
封入してガード用金属粉末をシリンダ内径面３ａに一体
に被着させるのである。ＨＩＰ処理後、シリンダ３を装
置より取出して常温に放冷すれば、中子２とシリンダ３
における熱膨張差によって、シリンダ３の内径面３ａと
中子２との間に生じる間隙の発生により、また中子２の
外周面には離型剤１をコーティングしであることと相ま
って、シリンダ３の軸方向両端の封塞部分を切断するこ
とにより、中子２は容易に引抜きまたは押出しによって
離脱取出しが得られ、第３図において示すようにそのシ
リンダ内径面３ａの全面に亘ってガード用金属材料によ
るライニング層６が一体化されたシリンダ３が得られ、
従来のような切削加工による必要修く、予じめシリンダ
内径面３ａと中子２との各同等断面形状、寸法を、熱膨
張差を見越して正確に設定して置くことにより、所望の
断面形状、寸法（ライニング層６を含む）のシリンダ内
径面３ａを持つシリンダ３が、無切削体に正確かつ容易
に得られることになり、事後の内径面仕上処理としては
、ライニング層６に対する軽度の研磨（ポリッシング）
程度で足り、非定常な断面形状を持つシリンダ内径面３
ａでも、高精度下に実現したシリンダ３を提供すること
が可能となるのである。

（実施例） 本発明方法の適切な実施例を、第１図乃至第３図に亘っ
て説示する。

第２図において、シリンダ３は例えばＳＣＭ４４０等の
鋼材によって製作され、実施例では軸方向に亘り一対に
平行し、かつ軸方向に沿う連通部５ｂによって隣接する
スクリュまたはロータの挿入される孔５ａ　、　５ａが
穿設される。これに対し本発明において用いる単一中子
２は、その素材としては、シリンダ３に対し熱膨脹係数
が少なくとも、４Ｘ１０−’ａｍ／’Ｃ以上大きい金属
材料、例えばオーステナイトステンレス鋼材等を用いる
ことにより、常温（室温）でのシリンダ３の前記孔５ａ
、５ａから成るシリンダ内径面３ａと、中子２との境界
に間隙を発生させるようにするのである。単一中子２の
断面形状はシリンダ内径面３ａによる一対の孔５ａ、５
ａを連ねた断面形状と同等形状の一対の柱状部２ａ、２
ａと、連通部５ｂを横断して両柱状部２ａ、２ａをつな
ぐ壁状部２ｂとが一体に連続形成された中実体のものと
され、寸法的には中子２の全体周面とシリンダ内径面３
ａとの間に、略眼鏡形の粉末充填用の空間４が形成され
るものとする。このように単一の中子２とすることによ
って、多軸シリンダへの挿入セントがきわめて容易であ
るとともに、壁状部２ｂの存在により連通部５ｂの形状
を正確に規制できるし、シリンダ内径面３ａに沿うガー
ド用金属層面の均一な規定が容易である。またこの中子
２の挿入に当っては、同中子２の全外周面上に離型剤ｌ
をコーティングする。これはシリンダ３および中子２の
両者は共に金属材料であるとともに、ガード用として金
属粉末を用いるため、後のＨＩＰ処理によって拡散接合
をさけるとともに、中子２の離脱を容易化するためのも
のであり、このさい同離型剤１の素材としては１００χ
無機質からなる水性の一液型ペーストを用いる。これは
熱に対する悪影響を防ぐためで、例えばジルコニア＋純
水＋無機質バインダの混合剤によるペースト等を用い、
中子２の全外周面に厚さ０．３を程度にスプレーコーテ
ィングし、室温硬化（１５℃Ｘ　ＩＨｒ）させ、鉛筆硬
度４Ｈ以上であることをチェックした後、この単一中子
２をシリンダ内径面３ａ内に同心に内装するのである。

ＨＩＰ処理に当っては従来の用法と同様で、シリンダ３
の軸方向両端を封塞した上、全体をＨＩＰ装置内に封入
し、例えば１１５０℃の加熱温度、１０００ｋｇ／ｃｊ
　Ｘ４Ｈｒの加圧条件によって等方圧加圧を施すことに
より、前記空間４内に充填した例えばＣｏ基耐摩耗、耐
食合金粉末をシリンダ内径面３ａ側に一体に被着させて
、ライニング層６を形成させる。ＨＩＰ処理後、取出し
て放冷したシリンダ３の封塞両端を切断し、単一中子２
を押出し、容易に脱型することが出来る。

このさい内径面３ａの寸法はＨＩ　Ｐ処理前の中子２の
径（ＨＩ　Ｐ処理前後の直径は不動）プラス５０〜１０
０μ／φ６５の結果を得ることができた。このさいその
内径面３ａの表面粗度は離型剤１が付着したままでＲｍ
ａｘ　６〜８の範囲であり、簡単な表面ポリッシングに
よって、２〜３３程度の通常使用されるシリンダ内径面
の表面粗度仕様値を得ることが可能である。尚前記離型
剤１において、無機質から成る水性の一液型ペーストを
用いるに当っては、ＨＩ　Ｐ処理後の境界表面粗度維持
のためには、その無機質の粒径は１５０μ以下のものと
することが望ましい。上記した実施例はもとより１例に
止まり、また離型剤１のコーティング膜厚は０．０５〜
０．４０の範囲が適当とされるが、上記した諸条件の他
、適宜の変更は可能である。

（発明の効果） 本発明方法によれば、従来のガード用金属粉末を中子を
用いてシリンダ内径面にＨＩＰ処理によって一体に焼結
被着させる手段に比し、次の諸点において優れる。即ち
、本発明においてはシリンダ３の内径面３ａの形成に当
り、熱膨脹係数を大とした金属材料による単一中子２を
用い、両者の熱膨張差によって両者の境界に生じる間隙
を利用し、ガード用金属粉末によるライニング層６の成
形および単一中子２の引抜きまたは押出による脱型を可
能としたので、従来のように中子を切削機械加工により
切除し、内径面を仕上げ成形する必要は全くなく、無切
削下に所要寸法、精度のかつライニング層６の施された
シリンダ内径面３ａが確実かつ容易に得られ。脱型後の
内径面処理は表面ポリッシングの粒度の研磨程度で足り
、工程を著しく簡単、省略化でき、低コストの量産が可
能となる。

またこれによって高精度かつ非定常な断面形状の内径面
の形成も可能となり、内径面における表面粗度も離型剤
の選択によって、容易に適切なものが得られ、中子２の
取扱いも単一体のものであるため、きわめて容易であり
、切除する必要がないため、堅固な成形型面が得られる
のであり、各種の多軸複合シリンダ製作手段として利用
価値大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法において用いる中子実施例の斜面図
、第２図は本発明方法におけるシリンダ、中子のセット
状態を示す軸方向横断正面図、第３図は同方法による製
品シリンダの同横断正面図である。 １１．−離型剤、２・・−単一中子、３−シリンダ・３
ａ−シリンダ内径面、４・・・金属粉末充填用空間、５
ａ、−・孔、５ｂ一連通部、６−ライニング層。 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダにおける少なくとも２以上のかつ軸方向
   において連通部を有する孔から成るシリンダ内径面内に
   、同内径面と同等断面形状であるとともにシリンダ構成
   金属材料より熱膨脹係数の大きな金属材料から成る単一
   中子を、同心にかつ離型剤被着を介して挿入し、同中子
   外周面と前記シリンダ内径面との空間に充填した内径面
   ガード用金属粉末を熱間等方圧加圧手段を介してシリン
   ダ内径面上に一体に被着し、単一中子の取出により所要
   寸法、形状のシリンダ内径面を無切削下に得ることを特
   徴とする多軸複合シリンダの製造法。
2. （２）離型剤が無機質離型剤であるとともに無機質粒径
   が１５０μ以下であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の多軸複合シリンダの製造法。