TWI445582B - 於金屬材料射出成型中防止熔融金屬洩漏方法 - Google Patents

Description

於金屬材料射出成型中防止熔融金屬洩漏方法

本發明係關於一種於金屬成型的射出設備中防止熔融金屬洩漏的方法，其中金屬材料係自金屬材料熔化及固持爐子進入具柱塞裝設於其中的射出圓筒而以熔融金屬供應且該熔融金屬的計量及射出係皆由柱塞執行。

當裝設於射出圓筒尖端的噴嘴與冷卻模具接觸以自該射出圓筒射出熔融金屬進入模具及噴嘴接觸亦在射出之後持續時，噴嘴係由自模具傳送的冷所冷卻且留在噴嘴內的熔融金屬固化以形成金屬插塞，稱之為冷式塞。噴嘴尖端的內部係以冷式塞關閉及所以即使該噴嘴自該模具分開時，也不會發生熔融金屬自噴嘴尖端的任何洩露因為噴嘴的分開係在冷式塞形成之後發生(參考日本專利申請案第2001-79653號)。

在另一方面，若冷式塞過量形成，即使施用設出壓力於此要移除冷式塞為困難的，於是誘發大的射出阻抗。為避免此種過度的冷式塞形成，噴嘴溫度要被控制或是噴嘴尖端溫度及插塞形成溫度係以一種比較方式計算及當所計算值在允許範圍內噴嘴向後行進(參考日本專利申請案第2004-122141號)。亦已提出一種在射出時加熱噴嘴的技術以軟化冷式塞周圍的技術，由此允許冷式塞可由設出壓力更容易地移出(參考日本專利申請案第2004-122141號)。

做為防止供應至射出圓筒的熔融金屬的送回及洩漏的 裝置，提出一種裝置其中止回閥組件係裝設於用於供應熔融金屬至射出圓筒的熔融金屬流通導管(參考日本專利申請案第2004-322200號)及一種裝置其中柱塞的中間軸部份係形成於閥中以開及關一種供應開口及在柱塞行進至其最前端位置期間關閉供應開口，由此防止在保持力作用下逆流至供應路徑(參考日本專利申請案第2007-38233號)。

使用自模具傳送的冷的冷式塞之形成未必總是相同的，結果，有時候會發生冷式塞的形成為不足的之情況即使噴嘴加熱溫度為一種由自噴嘴接觸之後開始的射出方法至經由射出單元的向後移動方法及計量方法的射出單元的向前行進方法的程序之經控制方法或是即使冷式塞的形成狀態由所計算值所核對以及執行噴嘴的向後移動。在此情況，熔融金屬的洩漏會自噴嘴尖端發生，在金屬材料為鎂合金的情況，會發生危險情況例如因熔融金屬的自燃造成洩漏熔融金屬的燃燒。

自噴嘴尖端洩漏的熔融金屬量依據射出設備的結構不同而不同，但在一種射出設備其中熔融金屬重力地自熔化及固持爐子經由供應開口進入射出圓筒而供應及計量的情況，柱塞頭的向後位置係設定在較供應開口更為後端的位置，所以在計量後，熔化及固持爐子與射出圓筒係藉由供應開口彼此交通及維持熔融金屬供應的狀態。因為存在於圓筒內的熔融金屬係藉由在熔化及固持爐子內保持的熔融金屬的負荷而在壓力化狀態，若冷式塞的形成為不足的， 熔融金屬易於自噴嘴尖端洩漏且此洩漏不僅為存在於圓筒內的經計量熔融金屬亦為容納於熔化及固持爐子內的熔融金屬。結果，自噴嘴尖端的熔融金屬洩漏量傾向於變大。

一種防止此洩漏於保持於熔化及固持爐子內的熔融金屬的影響之裝置可為提供一種閥機構設施例如於該熔融金屬供應路徑內的止回閥或關斷閥如同先前技藝。然而，在此情況，產生各種機械問題例如，因為閥機構的裝設而造成的供應路徑內部結構的複雜化、因為熔融金屬於閥機構的沉積而造成對流動的阻礙及閥機構是否耐熔融金屬的高溫。此外，因為閥機構需要符合高溫規格，產生高價格及成本增加，於是，磨製機具中閥機構的提供涉及此種經濟問題。

本發明目的為提供一種新方法，其中在於其內部裝配柱塞的上文射出設備中自噴嘴尖端熔融金屬的洩漏可由操作柱塞的行進而容易地預防，而非由控制噴嘴溫度或是由裝設閥機構控制。

根據本發明，為達到上文所提及目的，提供一種於金屬材料射出成型中防止熔融金屬材料洩漏方法；射出設備包含：一種射出圓筒，其包含一種具內部間隔的圓筒型本體，其包含一個噴嘴於該圓筒型本體的前端，一種形成於該圓筒型本體上方部分的供應開口，一種插入該圓筒型本體內部間隔以向前或向後行進的 射出柱塞，及其具一柱塞頭以自在該供應開口後面的後方位置行進至最前方位置(B)，及熔化及固持金屬材料的爐子，該爐子提供於該射出圓筒的頂部及在與該供應開口相通的爐子底端具出口；其中該方法包含步驟；藉由柱塞頭自最前方位置被迫向後行進至後方位置來計量熔融金屬並在完成注入步驟之後仍維持噴嘴接觸及自爐子經由供應開口供應熔融金屬至圓筒型本體，在完成計量之後，藉由柱塞頭以低速度自後方位置向前行進至在供應開口前方的備用位置關閉供應開口而切斷圓筒型本體中熔融金屬與爐子中熔融金屬之間的相通以防止熔融金屬自噴嘴的洩露。

柱塞頭自後方位置至備用位置的向前行進速度係低至10至100毫米/秒及執行自計量熔融金屬開始至藉由柱塞頭關閉供應開口的方法並藉由抑制射出設備的行進之連鎖來維持噴嘴接觸。

柱塞頭係停止於備用位置以使控制可適當進行，接著柱塞以預先決定注入速度向前行進及注入該經計量熔融金屬。

【本發明效果】

根據上文方法，在計量後，柱塞頭向前行進以關閉供應開口及維持藉由柱塞頭所執行的供應開口之關閉直到轉移至注入方法。此為所有需要的步驟及於是可以簡單方式防止熔融金屬自噴嘴的洩露而不需任何其他特殊操作。除 此之外，不會增加成本因為不需要使用任何裝置例如閥機構以防止於容納於該熔化及固持爐子內的熔融金屬洩漏的影響。而且，因為由熔融金屬的沉積而引起的供應開口之阻塞不易發生，由重力供應熔融金屬可於長時間平順地進行。

因為柱塞頭的向前行進係於低速度完成，即使熔融金屬被壓力化僅有些微影響於冷式塞且計量後因柱塞頭的向前行進而引起的熔融金屬自噴嘴的洩露不會發生。而且，藉由關閉供應開口，存在於圓筒本體內的熔融金屬與容納於熔化及固持爐子內的熔融金屬間的交通可被切斷及存在於圓筒本體內的熔融金屬所承受的負荷變為可忽略的，使得可防止在此負荷下熔融金屬容易地自噴嘴洩漏，及即使熔融金屬自噴嘴的洩漏發生，洩漏僅為存在於圓筒本體內的熔融金屬及不為容納於熔化及固持爐子內的熔融金屬。於是，可防止大量熔融金屬自噴嘴洩漏。

在自計量開始至藉由柱塞頭關閉供應開口的方法中，噴嘴接觸係由抑制射出設備的行進的連鎖而維持，於是，在計量期間即使因錯誤而企圖關斷噴嘴，熔融金屬自噴嘴的洩漏可確實地防止因為噴嘴接觸係由連鎖所維持。

在圖式中，參考數字1係表示注入圓筒，注入圓筒1包含具噴嘴11於其尖端的圓筒本體12及放置於圓筒本體12內部的柱塞2以能夠向前及向後行進。柱塞2係由柱塞頭21及連接至放置於注入圓筒後方的注入驅動單元3的柱 塞桿22所組成。柱塞頭21適合於自後方位置A行進至最前方位置B，後方位置A係位於形成於圓筒本體12的前方上部位置的供應開口13的後方(參考第2圖)。使用帶狀加熱器的加熱裝置係裝設於噴嘴11及圓筒本體12的外部周圍使得每一個加熱器的溫度可個別地控制。

數字4係表示金屬材料的熔化及固持爐子，熔化及固持爐子4包含爐子本體41，與爐子本體41底部成一體的儲存圓筒42，及於下端插入爐子本體41的唇型元件43及豎立於爐子本體上的材料供應圓筒44。熔化及固持爐子4係以一種狀態安裝於注入圓筒1，其中儲存圓筒42的下端開口45係連接至供應開口13。複數個帶狀加熱器係以一種狀態安裝做為於爐子本體41及儲存圓筒42外部周圍的加熱裝置使得每一個加熱器的溫度可個別地控制。

在如此建構的熔化及固持爐子4，棒狀金屬材料M(例如鎂基底合金)於材料供應圓筒44熔化為熔融金屬M’，其係以一種設定量(例如10公斤/50射出)儲存於爐子本體41及儲存圓筒42。如此儲存的熔融金屬M’藉由重力自經打開供應開口13流入圓筒當柱塞頭21係在其後方位置A。

在上文構造的注入設備中，在合模方法之後注入設備向前行進及噴嘴11接觸經冷卻模具6，之後，圓筒本體中的經計量熔融金屬M”藉由柱塞頭21的向前行進而受壓及自噴嘴11射出及填入接附於合模單元5的模具6。當射出完成已確認時，柱塞頭21向後行進並仍維持噴嘴接觸及開始計量。此向後行進係藉由柱塞頭21行進至後方位置A而 執行。

在噴嘴尖端部分，使用藉由噴嘴接觸自模具6所傳送的冷使得剩餘材料成為冷式塞7及阻塞噴嘴尖端內部。此冷式塞7阻塞噴嘴尖端的結果在柱塞頭21自最前方位置B至後方位置A的行進期間圓筒本體內部成為負壓，但此負壓不會阻礙向後行進因為其低於柱塞頭21的被迫向後行進力量。

以上文所敘述方式打開供應開口13的結果為圓筒本體12的內部與儲存圓筒42的內部彼此相通及熔融金屬M’自熔化及固持爐子4藉由重力流入圓筒本體12。隨著熔融金屬的進入，存在於圓筒本體12內的空氣逸入熔化及固持爐子4，使得圓筒本體12內部充滿熔融金屬，如此單射的熔融金屬M”被計量。在此計量操作期間注入設備向後行進及連鎖以防止噴嘴分離的發生。

在計量結束後，計量的完成與冷式塞7的形成皆要確認，接著為藉由注入設備的向後行進而進行自模具6的噴嘴分離。然而，若冷式塞7的形成為不足夠的，圓筒本體12中的經計量熔融金屬M”會在噴嘴分離之後自噴嘴洩漏因為其進行熔融金屬M’於熔化及固持爐子4的負荷，所以，在噴嘴分離之前使用柱塞頭21關閉供應開口13以切斷圓筒本體12內部與熔化及固持爐子4內部之間的相通，及接著藉由注入設備的向後行進執行噴嘴分離。

如在第3圖所示，使用柱塞頭21關閉供應開口13係藉由在距後方位置A一距離的柱塞頭21向前行進至在供應 開口13前的預先設定備用位置C，至少，使用柱塞頭21關閉供應開口13的距離，而執行。若此向前行進係以注入速度(1000至4000毫米/秒)執行，經計量熔融金屬M”立即受壓即使柱塞頭21自後方位置A至備用位置C的行進距離為非常短的(例如10至30毫米)，及其反應為經計量熔融金屬M”逆流至熔化及固持爐子4，引起在計量方面的變化，此外，施用於冷式塞7的強迫力因為此種在計量方面的變化變為不平衡的及變化亦在冷式塞7的形成狀態發生，所以，柱塞頭21的向前行進係以此種低速(10至100毫米/秒)執行因不會引起逆流。

藉由柱塞頭21於噴嘴接觸狀態及於低速的向前行進，推動冷式塞7且不會受壓，使得冷式塞7的形成狀態成為穩定的及每一個射出在計量方面的變化減少。

在向前行進之後，柱塞頭21停止於其備用位置C及於此執行定位控制，在柱塞頭21停止於其備用位置C之後，注入設備自其連鎖狀態釋出，向後行進至設定位置及停止於後方位置直到合模方法完成。亦在計量後，柱塞頭21停止於其備用位置C以保持供應開口13為關閉的，如此防止熔融金屬自噴嘴的洩露。

即使在冷式塞7發生任何麻煩的情況例如因為提供於噴嘴尖端的加熱控制電路失效，造成熔融金屬的洩露，此洩露係在計量範圍內且不會造成容納於熔化及固持爐子4內熔融金屬M’的洩露，所以，即使在噴嘴部分發生任何無法預期的麻煩之情況，熔融金屬自噴嘴的洩露量可由使用 柱塞頭21關閉供應開口13而減少。

連鎖為需要的以在自計量開始直到使用柱塞頭21關閉供應開口13的期間抑制射出設備的行進，例如，藉由採用一種結構其中僅當備用信號為ON時，此信號係於柱塞頭21停止於備用位置C的經定位控制狀態產生，允許射出設備的行進(連鎖釋放)，射出設備的行進總是在供應開口的關閉狀態時執行及於是此結構為較佳的。

在合模方法完成之後，射出設備向前行進及噴嘴接觸模具6，於是柱塞頭21以上文所述的高注入速度向前行進，及射出與填充該經計量熔融金屬M”進入模具6。

1‧‧‧注入圓筒

2‧‧‧柱塞

3‧‧‧驅動單元

4‧‧‧熔化及固持爐子

5‧‧‧合模單元

6‧‧‧模具

7‧‧‧冷式塞

11‧‧‧噴嘴

12‧‧‧圓筒本體

13‧‧‧供應開口

21‧‧‧柱塞頭

22‧‧‧柱塞桿

41‧‧‧爐子本體

42‧‧‧儲存圓筒

43‧‧‧唇型元件

44‧‧‧材料供應圓筒

45‧‧‧儲存圓筒的下端開口

A‧‧‧後方位置

B‧‧‧前方位置

C‧‧‧備用位置

M‧‧‧棒狀金屬材料

M’‧‧‧內熔融金屬

第1圖為可應用於本發明的金屬熔融的射出設備的縱向區段側視圖；第2圖為由柱塞頭的向後行進的材料計量的圖式說明；第3圖為由柱塞頭的向前行進關閉供應開口的圖式說明；及第4圖為在噴嘴分離時由柱塞頭關閉供應開口的圖式說明。

1‧‧‧注入圓筒

2‧‧‧柱塞

3‧‧‧驅動單元

4‧‧‧熔化及固持爐子

5‧‧‧合模單元

6‧‧‧模具

7‧‧‧冷式塞

11‧‧‧噴嘴

12‧‧‧圓筒本體

13‧‧‧供應開口

21‧‧‧柱塞頭

22‧‧‧柱塞桿

41‧‧‧爐子本體

42‧‧‧儲存圓筒

43‧‧‧唇型元件

44‧‧‧材料供應圓筒

45‧‧‧儲存圓筒的下端開口

M‧‧‧棒狀金屬材料

M’‧‧‧內熔融金屬

Claims (4)

1. 一種於一金屬材料成型射出設備中防止熔融金屬材料洩漏的方法；該射出設備包含：一射出圓筒，其包含：一圓筒型本體，其具有一內部間隔並包含一個噴嘴於該圓筒型本體的前端；一供應開口，形成於該圓筒型本體的一上方部分；以及一射出柱塞，插入該圓筒型本體的內部間隔以向前及向後行進，且其具一柱塞頭以從該供應開口後方的向後位置行進至該供應開口前方的最前方位置以關閉該供應開口，及一爐子，用以熔化及固持金屬材料，該爐子係提供於該射出圓筒的一頂部部分，且於該爐子底端具有一出口以與該供應開口相通；其中該方法係包含下列步驟：藉由該柱塞頭自該最前方位置被迫向後至該後方位置之行進來計量該熔融金屬至該內部間隔之注入，並在完成一注入步驟之後仍維持噴嘴接觸以形成一冷式塞，以及經由該供應開口自該爐子供應該熔融金屬進入該圓筒型本體，在完成該計量之後，藉由該柱塞頭以一低速度自該後方位置向前行進至在該供應開口前方的一備用位置 而關閉該供應開口以切斷在該圓筒型本體中的該熔融金屬與在該爐子中的該熔融金屬之間彼此的相通以防止該熔融金屬自該噴嘴的洩露，其中該低速度被設定以致該熔融金屬的一逆流及一洩漏被防止，且該冷式塞之形成狀態變的穩定。
2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該柱塞頭自該後方位置至該備用位置的向前行進速度係低至10至100毫米/秒。
3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中當藉由抑制該射出設備的行進的連鎖而維持噴嘴接觸時，執行自計量該熔融金屬開始至藉由該柱塞頭關閉該供應開口的步驟。
4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該柱塞頭係停止於該備用位置以定位控制，接著該柱塞以預先決定注入速度向前行進及注入該經計量熔融金屬。