(57)【要約】【課題】耐久性を保ちつつ、コスト増加を抑えて比較的融点の高い金属に対する射出成形を良好に行うことを可能にする。【解決手段】金属を射出成形する金属射出成形機シリンダであって、前記シリンダ本体の先端側部位がＮｉ基耐熱合金で構成されて相対的に高い使用温度（例えば上限６３０℃超７００℃以下）に設定され、前記先端側部位の上流側に位置するシリンダ本体の上流側部位がＦｅ基耐熱合金で構成されて相対的に低い使用温度（例えば上限６３０℃以下）に設定されており、前記先端側部位と前記上流側部位とが互いの端部においてインロー部を含む接触面を介して機械的に接合されており、使用設定温度によってＦｅ基耐熱合金とＮｉ基耐熱合金を使い分けることができ、安価な材料構成によって比較的高い温度での使用を可能にし、良好な射出成形と耐久性とを両立できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を射出成形する金属射出成形機シリンダであって、シリンダ本体の先端側部位がＮｉ基耐熱合金で構成され、前記先端側部位の上流側に位置するシリンダ本体の上流側部位がＦｅ基耐熱合金で構成され、前記先端側部位と前記上流側部位とが互いの端部においてインロー部を含む接触面を介して機械的に接合されていることを特徴とする金属射出成形機シリンダ。
【請求項２】
前記先端側部位の使用温度上限が６３０℃超７００℃以下の範囲で設定され、前記上流側部位の使用温度上限が６３０℃以下の範囲で設定されていることを特徴とする請求項１記載の金属射出成形機シリンダ。
【請求項３】
前記インロー部は、一方のインロー凹部と他方のインロー凸部との嵌め合わせによって構成されており、前記インロー凹部とインロー凸部の一方または両方の外面の一部に、他方との接触を避ける窪みが形成されて、インロー部の接触面間に隙間が確保されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金属射出成形機シリンダ。
【請求項４】
前記インロー凹部が前記先端側部位の端部に形成され、前記インロー凸部が前記上流側部位の端部に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属射出機シリンダ。
【請求項５】
前記Ｎｉ基耐熱合金上に前記先端側部位の内周面に位置するようにＣｏ基耐熱合金が被覆されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の金属射出成形機シリンダ。
【請求項６】
前記Ｃｏ基耐熱合金は、前記先端側部位の上流側端部に回り込んで、前記接触面の一部を担っていることを特徴とする請求項５に記載の金属射出成形機シリンダ。
【請求項７】
前記先端側部位の先端にノズルが機械的に接合されており、前記先端側部位と前記上流側部位の機械的接合と同じく、これらの機械的接合がボルトと雌ねじ部とによる接合構造からなり、前記雌ねじ部が前記先端側部位に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の金属射出成形機シリンダ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の金属射出成形機シリンダを使用して、Ｆｅ基耐熱合金で構成されるシリンダ部位の使用温度を６３０℃以下にし、Ｎｉ基耐熱合金で構成されるシリンダ部位の使用温度を６３０℃超７００℃以下にして金属射出材料の射出成形を行うことを特徴とする金属射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属を射出成形する金属射出成形機シリンダおよびおよび金属射出成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｍｇなどの金属の成形方法には、ダイキャスト法のほか、射出成形法（特許文献１など）が用いられている。射出成形法では溶解炉を持たず、加熱されたシリンダ内でスクリュにより原料を搬送、溶融、射出させるため、特にシリンダには大きな熱負荷と溶融金属による溶損による問題が発生する。
従って、シリンダの特性としては以下の条件が必要である。
（１）射出成形機のシリンダとして、成形条件温度に対し十分な高温強度を有すること
（２）溶融金属に対する溶損の少ない材料であること
（３）耐酸化性に優れること（特に高温設定時のねじ部などの損傷に対し）
即ち、優れた耐熱強度を有し、溶融Ｍｇなどの溶融金属に対する溶損の少ないものが必須であり、Ｆｅ基耐熱合金やＮｉ基耐熱合金に耐溶損性皮膜（例えば、ステライト（商標）などのＣｏ基耐熱合金）をライニングしたものが使用されている（特許文献２、３参照）。
【０００３】
上記した従来の金属射出成形機の例を図６に示す。
金属射出成形機シリンダ１００は、筒状のシリンダ本体１０１がＦｅ基耐熱合金やＮｉ基耐熱合金で構成され、その先端側にノズル抑え金具１０３とボルト１０４によってノズル１０２が取り付けられており、シリンダ本体１０１内に、スクリュ１１０が回転および軸方向移動可能に配置されている。
金属射出成形機シリンダ１００では、スクリュ１１０により搬送された合金ペレットが、スクリュ１１０による圧縮およびシリンダ本体１０１からの加熱により、昇温、溶融し、溶融成形金属５０としてスクリュ先端側に貯留され、ノズル１０２から型内に射出されて成形品が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３３９６７号公報
【特許文献２】特開平８−７２１１０号公報
【特許文献３】特開平１０−２９８６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、Ｆｅ基耐熱合金またはＮｉ基耐熱合金を用いた従来の金属射出成形機シリンダでは、以下のような問題がある。
Ａ．Ｆｅ基耐熱合金シリンダの場合
（１）耐熱温度が十分でなく、十分な寿命を有するための設定上限温度は６３０℃であるため、高融点Ｍｇ合金の成形が不可能である（成形できてもリードタイムが長くなり実用的ではない）。なお、成形のための設定温度は、融点＋３０℃が好ましいとされている（特許文献１参照）。
（２）Ｎｉ基耐熱合金に比べ、耐高温酸化性に劣る為、ボルト穴ねじ部などの損傷によりシリンダ本体の寿命が決定されることが多い。すなわち内面部の損傷がないにもかかわらず使用できなくなり、シリンダ寿命が短い。
【０００６】
Ｂ．Ｎｉ基耐熱合金シリンダの場合
（１）一般にＮｉ基耐熱合金は高価であり、また、溶融Ｍｇなどに対する耐溶損性が著しく低いことから、これと接触する部位には、例えばステライトなどの耐溶損性被覆が必須となり、さらに高コストとなる。
（２）一般にＮｉ基耐熱合金は熱伝導性が悪い為、シリンダ断面で温度分布が発生しやすく、Ｆｅ基耐熱合金と比べ、Ｍｇペレットを効率的に加熱することが出来ない。
【０００７】
一方で、各シリンダでは以下のような利点もある。
Ａ．Ｆｅ基耐熱合金シリンダの場合
（１）Ｎｉ基耐熱合金より安価であり、溶融Ｍｇなどによる溶損も少ないことから被覆が不要であり、コストが低い。
（２）Ｎｉ基耐熱合金より熱伝導率が良いため、フィード部におけるペレットの加熱はＮｉ基より有利である。
Ｂ．Ｎｉ基耐熱合金シリンダの場合
（１）耐熱温度が高く、設定温度を高くすることができる。
（２）酸化による損傷が少ない。
【０００８】
ところで、現状の金属射出成形機シリンダはＦｅ基耐熱合金が主流であることから、その設定温度は６３０℃が上限となっており、近年、自動車分野用途に開発が行われている高温強度に優れるＭｇ合金（ＡＭ、ＡＳ、ＡＥなど）への対応が困難である。即ち、特許文献１にあるように、シリンダ設定温度は成形材料の融点＋３０℃が理想であるが、これらのＭｇ合金ではその値が、Ｆｅ基耐熱合金の設定上限温度６３０℃付近またはこれを越えてしまう。そのため、６３０℃設定ではある程度の成形は可能であるが、成形サイクルが非常に長くなるため、実用的ではない。また、６３０℃超に設定すると成形サイクルの短縮が期待できるが、シリンダの強度低下や酸化劣化により著しく寿命が短くなるため、やはり実用的ではない。
一方、ダイキャスト法では、このような高温で溶解する必要がある合金では、防燃剤であるＳＦ６（六フッ化硫黄）の分解の問題があり、また、ＳＦ６自体の環境影響の大きさによる問題もあることから、対応が難しい。
【０００９】
上記したように、従来の金属射出成形機シリンダでは、特に高融点Ｍｇ金属の成形において種々の問題が発生する可能性があり、経済的な金属射出成形品を得ることは困難である。
【００１０】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、比較的融点の高い金属材料においても良好に射出成形でき、かつ優れた耐久性を示す金属射出成形機シリンダおよび金属射出成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明の金属射出成形機シリンダのうち、第１の本発明は、金属を射出成形する金属射出成形機シリンダであって、シリンダ本体の先端側部位がＮｉ基耐熱合金で構成され、前記先端側部位の上流側に位置するシリンダ本体の上流側部位がＦｅ基耐熱合金で構成され、前記先端側部位と前記上流側部位とが互いの端部においてインロー部を含む接触面を介して機械的に接合されていることを特徴とする。
【００１２】
第２の発明の金属射出成形機シリンダは、前記第１の本発明において、前記先端側部位の使用温度上限が６３０℃超７００℃以下の範囲で設定され、前記上流側部位の使用温度上限が６３０℃以下の範囲で設定されていることを特徴とする。
【００１３】
第３の発明の金属射出成形機シリンダは、前記第１または第２の本発明において、前記インロー部は、一方のインロー凹部と他方のインロー凸部との嵌め合わせによって構成されており、前記インロー凹部とインロー凸部の一方または両方の外面の一部に、他方との接触を避ける窪みが形成されて、インロー部の接触面間に隙間が確保されていることを特徴とする。
【００１４】
第４の発明の金属射出成形機シリンダは、前記第１〜第３の本発明のいずれかにおいて、前記インロー凹部が前記先端側部位の端部に形成され、前記インロー凸部が前記上流側部位の端部に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
第５の発明の金属射出成形機シリンダは、前記第１〜第４の本発明のいずれかにおいて、前記Ｎｉ基耐熱合金上に前記先端側部位の内周面に位置するようにＣｏ基耐熱合金が被覆されていることを特徴とする。
【００１６】
第６の発明の金属射出成形機シリンダは、前記第５の本発明において、前記Ｃｏ基耐熱合金は、前記先端側部位の上流側端部に回り込んで、前記接触面の一部を担っていることを特徴とする。
【００１７】
第７の発明の金属射出成形機シリンダは、前記第１〜第６の本発明のいずれかにおいて、前記先端側部位の先端にノズルが機械的に接合されており、前記先端側部位と前記上流側部位の機械的接合と同じく、これらの機械的接合がボルトと雌ねじ部とによる接合構造からなり、前記雌ねじ部が前記先端側部位に形成されていることを特徴とする。
【００１８】
第８の発明の金属射出成形方法は、前記第１〜第７の本発明のいずれかの金属射出成形機シリンダを使用して、Ｆｅ基耐熱合金で構成されるシリンダ部位の使用温度を６３０℃以下にし、Ｎｉ基耐熱合金で構成されるシリンダ部位の使用温度を６３０℃超７００℃以下にして金属射出材料の射出成形を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、溶融金属と接触する相対的に使用設定温度が低い上流側部位では、比較的安価なＦｅ基耐熱合金を使用することができ、また、使用温度が低いことによりＦｅ基耐熱合金によっても良好な耐久性を得ることができる。一方、溶融金属と接触する相対的に使用設定温度が高い先端側部位では、Ｎｉ基耐熱合金によって高い使用温度によっても良好な耐久性を得ることができる。これにより、相対的に使用設定温度が低い部位と相対的に使用設定温度が高い部位とを適宜選定することにより、比較的融点が高い金属の射出成形を良好に行うことができる。なお、相対的に高い温度が使用設定温度となる部位では、部分的に使用設定温度以下で使用される領域を含んでいるものであってもよい。
上記により、貯留部となるシリンダ先端側の部位の温度を従来成形機より高く設定することが可能となり、Ｍｇ合金溶湯などの温度をより高くすることができる。
上記のように、相対的に高い温度でシリンダ本体の先端側を使用することができ、金属の射出成形を良好に行うことができる。
【００２０】
溶融金属が接触する部位は、液相、固相の混在した金属射出材料や完全液相の金属射出材料が接触する部位であり、シリンダ本体、ノズルが挙げられる。
シリンダ先端側部位としては、シリンダ本体の先端側が挙げられるが、シリンダ本体の先端に設けられるノズルもシリンダ先端側部位に相当すると考えられるので、これもＮｉ基合金としてもよい。
【００２１】
なお、上記Ｆｅ基耐熱合金としては、Ｆｅを主成分とするものであり、使用設定温度に応じて適宜の材料を用いることができる。例えば、ティッセンＴ２８８８（商品名、以下同じ）などを用いることができる。
Ｎｉ基耐熱合金としては、Ｎｉを主成分とするものであり、使用設定温度に応じて適宜の材料を用いることができる。例えば、インコネル（商標、以下同じ）材などを用いることができる。
上記Ｆｅ基耐熱合金およびＮｉ基耐熱合金は、シリンダ本体の基材として用いられ、必要に応じて被覆材料による被覆を行ってもよい。例えば、Ｎｉ基耐熱合金にＭｇによる溶損を防止するためＣｏ基耐熱合金で被覆することができる。Ｃｏ基耐熱合金としては、例えばステライト（商標、以下同じ）などを用いることができる。
【００２２】
使用設定温度は、相対的に高い部位と相対的に低い部位とで金属射出材料の種別、耐熱合金の耐熱性などを考慮して適宜設定することができる。
例えばＭｇ合金では、比較的高融点の合金記号ＡＭ、ＡＳ、ＡＥなどを想定して、相対的に高い使用設定温度を６３０℃超、７００℃以下に設定でき、相対的に低い使用設定温度を６３０℃以下に設定できる。
相対的に低い使用設定温度を６３０℃超にすると、Ｆｅ基耐熱合金の損傷を招きやすくなる。相対的に高い使用設定温度を７００℃超にすると、Ｎｉ基耐熱合金の耐熱性でも十分といえなくなる。また、相対的に高い使用設定温度を６３０℃超にすることにより高強度のＭｇ合金を良好に射出成形することができる。
【００２３】
Ｎｉ基耐熱合金を用いた相対的に使用設定温度が高い先端側部位と、Ｆｅ基耐熱合金を用いた相対的に使用設定温度が低い上流側部位とは、インロー部を含む接触面を介して機械的に接合される。
先端側部位と上流側部位は、機械的に接合されていることにより、材質の相違、使用温度の相違に基づく熱膨張の相違が吸収されやすく、シール性を良好に保つことができる。特に両者の端部をインロー部を含む接触面を介して接合しているので、接合精度が上がる。例えば、両者を冶金的に接合すると、上記した熱膨張の相違によって接合部に大きな熱応力が発生し損傷するおそれがある。
なお、機械的接合としては、ボルト、ナットによる締結などを挙げることができ、本発明としては特定のものに限定されるものではない。
【００２４】
このインロー部では、一方のインロー凹部と他方のインロー凸部との嵌め合わせによって構成されており、前記インロー凹部とインロー凸部の一方または両方の外面の一部に、他方との接触を避ける窪みが形成されて、接触面間に隙間が確保されるようにするのが望ましい。この窪み形成によりインロー部の接触面積を小さくして位置合わせと均一な接触を両立させることができ、ボルト締結力や射出圧力によってシート面の変形によりシート面の口開きが発生しないようにすることができる。これにより、融点の高いＭｇ合金などにおいては溶湯漏れを防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、シリンダの溶融金属に接する部位を、使用設定温度によってＦｅ基耐熱合金とＮｉ基耐熱合金を使い分けることができ、安価な材料構成によって比較的高い温度での使用を可能にし、良好な射出成形と耐久性とを両立させることができる効果がある。すなわち、この発明では、単独材質で構成したシリンダでは実現できない成形条件を、２種の材質を組み合わせることにより可能とし、その結果として、これまで実現不可能であった高融点Ｍｇ合金などの経済的な成形加工、また高品質な表面性状を有する成形品の製造、従来成形機よりも高い成形能力を有する射出成形機を提供することを可能にする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態の金属射出成形機シリンダの一部構成を示す断面図である。
【図２】同じく、先端側シリンダ本体の被覆構造を示す断面図である。
【図３】同じく、先端側シリンダ本体と上流側シリンダ本体との接合構造を示す図である。
【図４】同じく、使用設定温度分布を示す図である。
【図５】従来の金属射出成形機の使用設定温度分布を示す図である。
【図６】従来の金属射出成形機の一部構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示す金属射出成形機シリンダ１は、インラインスクリュ式射出成形機であり、原料投入部を含む筒状のシリンダ本体２の上流端側の図示が省略され、その下流側が図示しされている。
シリンダ本体２は、先端側シリンダ本体２０と上流側シリンダ本体２１とからなり、先端側シリンダ本体２０の後端面と上流側シリンダ本体２１の先端面とを突き合わせてそれぞれの端部に設けたフランジ２２、２３同士を介してボルト２４により機械的に結合されている。なお先端側シリンダ本体２０は、本発明の先端側部位に相当し、上流側シリンダ本体２１は、本発明の上流側部位に相当する。
【００２８】
先端側シリンダ本体２０の先端面には、小径筒状のノズル２５が機械的接合により取り付けられている。ノズル２５は、リング状のノズル抑え金具２６でノズル基部大径部２５ａを挟み込むようにしてボルト２７で先端側シリンダ本体２０に固定されている。
なお、上流側シリンダ本体２１は、ティッセンＴ２８８８などのＦｅ基耐熱合金で構成され、先端側シリンダ本体２０は、インコネルなどのＮｉ基耐熱合金で構成されている。上流側シリンダ本体２１の外周側、先端側シリンダ本体２０の外周側には、それぞれ内側のシリンダ本体を加熱するヒータなどの図示しない加熱器が配置されている。
【００２９】
なお、先端側シリンダ本体２０の内周面および該内周面から回り込むようにして軸方向前後端面の一部には、図２に示すように、ステライトなどからなるＣｏ基耐熱合金によって耐溶損被覆金属２０ａが被覆されており、耐溶損被覆金属２０ａの内周面と上流側シリンダ本体２１の内周面とが面一になっている。
なお、被覆の施行方法は、本実施形態としては特に限定されるものではなく、ＰＴＡ肉盛などの適宜の方法を採用することができる。
上記のようにＣｏ基耐熱合金によって耐溶損被覆金属は、Ｎｉ基耐熱合金上にのみ設ければよい。
【００３０】
また、先端側シリンダ本体２０と上流側シリンダ本体２１とは、図３に示すようにインロー部２８を含めた接触面で接触している。インロー部２８は、先端側シリンダ本体２０のフランジ２２の内周側で先端側に環状に窪んだインロー凹部２８ａと、上流側シリンダ本体２１のフランジ２３の内周側で先端側に環状に突出したインロー凸部２８ｂとで構成されている。インロー凹部２８ａとインロー凸部２８ｂは嵌め合い構造になっており、先端側シリンダ本体２０と上流側シリンダ本体２１との接合精度を高める。
【００３１】
また、環状インロー凸部２８ｂの下流側外周面には、環状の切り欠き部２９が形成されている。切り欠き部２９は、本発明のインロー部同士の接触を避ける窪みに相当する。
フランジ２２、２３はボルト２４の締付け力により内周側へ変形するが、切り欠き部２９によりインロー凸部２８ｂとインロー凹部２８ａの嵌め合い面における接触面積を小さくし、インロー凸部２８ｂの内周側への変形を低減している。
また、切り欠き部２９を設けることで環状インロー凸部２８ｂの剛性を調整し、先端側シリンダ本体２０の後端面内周縁と上流側シリンダ本体２１の先端面内周縁が接触するシート面３０の均一な接触を可能にしている。
インロー部２８の形状については、ボルト軸力、射出圧、温度を考慮したＦＥＭ解析などによりシート面３０で接触面圧力が均一となるように決定することができる。
また耐溶損被覆金属２０ａが先端側シリンダ本体２０の端面に回り込んで上記切り欠き部２９に至る位置まで伸長しているため、先端側シリンダ本体２０の端面側に仮に溶融Ｍｇで侵入しても溶損を確実に防止することができる。
【００３２】
なお、先端側シリンダ本体２０と上流側シリンダ本体２１とを結合するための雌ねじ部２０ｂ、ノズル２５を先端側シリンダ本体２０に固定するための雌ねじ部２０ｃはいずれも先端側シリンダ本体２０に設けられている。これら雌ねじ部２０ｂ、２０ｃは、例えば周方向に間隔を置いて複数設けることができる。前記雌ねじ部２０ｂにボルト２４がねじ込まれ、前記雌ねじ部２０ｃにボルト２７がねじ込まれる。
さらにシリンダ本体２０内には、回転駆動されると共に軸方向にも駆動可能なスクリュ４０が設置されている。
【００３３】
次に、上記金属射出成形機シリンダ１を用いた射出成形方法について説明する。
図４、５は、それぞれ本実施形態品及び従来品のシリンダ設定可能温度を示しており、従来品は実用上６３０℃が最高温度であるが、本実施形態では先端側シリンダ本体を７００℃まで設定することが可能である。尚、本図ではシリンダ上流側及びノズルの温度は省略しており、この部分は従来どおりでよい。
【００３４】
射出成形に際しては、スクリュ４０により搬送された合金ペレット（図示しない）は、スクリュ４０による圧縮およびシリンダ本体２からの加熱により、昇温、溶融し、溶融成形金属５０としてスクリュ先端側（先端側シリンダ本体２１内）に貯留される。このとき、貯留された溶融成形金属５０は、図４に示すように従来より高い温度設定が可能な先端側シリンダ本体２０により更に加熱され、溶湯温度が上がる。
なお、先端側シリンダ本体２０の形状は、所望する成形品重量により適宜決定すればよく、更に言えば成形品が小さくノズル２５内の溶湯金属容量で足りるのであれば、ノズル２５を先端シリンダに見立て、これをＮｉ基耐熱合金で製作し、７００℃設定とすることも可能である。
【００３５】
以上のように、この発明によればシリンダの先端側部位を高温設定可能なＮｉ基耐熱合金とし、その上流側のシリンダ本体を比較的安価なＦｅ基耐熱合金とすることにより、設定可能温度を上流側のシリンダ本体で６３０℃、シリンダの先端側部位で７００℃とし、必要な範囲で設定することを可能なシリンダ構成としたので、従来の成形機では効率的に成形できなかった高融点Ｍｇ合金の成形生産性をあげる効果がある。
また、従来成形している、汎用Ｍｇ合金においても溶湯温度を従来成形機以上に加熱することが可能となり、溶湯の流動長が増加し、薄物成形品の品質が向上する効果がある。
シリンダを分割構造にして、必要な部分のみ高価なＮｉ基耐熱合金としたため、比較的安価なシリンダにより、これらの効果を得ることができる。
【００３６】
さらに、従来の射出成形機（Ｆｅ基耐熱合金製のシリンダ）ではボルト締結用の雌ねじ部が、Ｆｅ基耐熱合金のシリンダ本体側となる為、シリンダ寿命がねじ山の損傷に律則されていたが、本実施形態では、ボルト締結用の雌ねじ部をＮｉ合金である先端シリンダ側に設置することができるため、シリンダ寿命延長の効果が得られる。
また、先端シリンダ締結部の形状を、インロー部で先端側シリンダ本体と上流側シリンダ本体の接触面積を小さくするように装入側の外周部の一部に窪みを設ける形状としたことにより、機械組み立て時の先端側シリンダ本体の位置合せを容易にしてアライメントしやすくし、また、射出成形機として使用する際の熱膨張差が上記した窪みで一層吸収されやすくなる。これにより射出時のシート面の均一な接触を可能にし、シリンダ結合部からの溶湯漏れを防止する効果がある。
【実施例１】
【００３７】
当社製のマグネシウム合金用射出成形機ＪＬＭ６５０−ＭＧＩＩｅ用に、本実施形態構造のシリンダを試作した。先端側シリンダ本体はＮｉ基耐熱合金製からなり、上流側シリンダ本体はＦｅ基耐熱合金製からなる。先端側シリンダ本体にはＰＴＡ肉盛によりＣｏ基耐熱合金を被覆して複合構造とした。シリンダ内径は６６ｍｍである。この試作シリンダを用いて以下の成形実験を行い、その評価を行った。
成形条件を表１に示す。定常状態での測定データを得るため、成形は各条件で連続５０ショット行い、最後の１０ショットをサンプルとして採取した。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
複合構造となっている本発明シリンダでは、材質による熱膨張量の差、およびそれに起因する熱応力が機能に影響する可能性が予測されたが、実際にシリンダを成形機に組み込み、各種条件で成形運転をおこなった結果、ＡＭ６０Ｂ，ＡＭ５０Ａについては、シリンダ本体先端側の使用設定温度を６３０℃未満とすることで残留固相が残る条件も認められたが、６３０℃超ではいずれの条件でもとくに不都合なく連続成形が可能であることを確認した。また、ＡＺ９１Ｄについては、シリンダ本体先端側の使用設定温度を６３０℃超にすることで薄肉製品の成形における品質が６３０℃以下のものよりも向上した。また、各部位に熱応力による損傷なども観察されなかった。特に、本発明シリンダの本来の目的である高温設定での運転であるが、先端部の温度設定を最高７００℃として運転した場合でも、連続成形は問題なく可能であった。
【００４０】
ＡＭ６０Ｂ成形試験の結果の例を表２に示す。先端部温度設定を変えてＡＭ６０Ｂを成形した際の残留固相量の例である。ＡＭ６０Ｂの液相線温度は６２０℃程度であるので、先端部の温度設定６２５℃の場合は完全に溶融する温度領域であるが、１ショットの体積やショットサイクルなどの条件で供給熱量が追いつかず固相が残留していた。先端部を高温に設定すると十分に溶融していることがわかる。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
また、表３は、ＡＭ５０Ａ合金を用いて連続成形した際、先端部設定温度によって安定に連続成形できる限界のショットサイクルを求めた結果の例である。即ち、先端を６７０℃の使用温度に設定した場合は５０秒間隔での連続成形が可能だったのに対し、６２５℃の使用設定では８０秒かけないと安定した連続成形ができなかった。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
これら二つの試験結果から、シリンダ先端部の設定温度を従来上限としていた６３０℃よりも高くすることによって、ＡＭ系など高融点マグネシウム合金の成形において生産性を改善できるということがわかった。
また、副次的な効果として、これまでの汎用合金であるＡＺ９１Ｄの成形においても、高温設定は溶融合金の流動長の増加につながり、薄肉製品の成形において成形品の品質向上（表面性状、良品率など）につながることがわかった。
【符号の説明】
【００４５】
１    金属射出成形機シリンダ
２    シリンダ本体
２０    先端側シリンダ本体
２０ａ  耐溶損被覆金属
２０ｂ  雌ねじ部
２０ｃ  雌ねじ部
２１    上流側シリンダ本体
２４    ボルト
２５    ノズル
２８    インロー部
２９    切り欠き部
３０    シール面
４０    スクリュ
５０    溶融成形金属
【図１】
2014065042.tif 000006
【図２】
2014065042.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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