(57)【要約】【課題】計量工程において適切な量の溶湯を安定的に計量できる金属射出成形機のスクリュを提供する。【解決手段】金属材料を溶融して射出するインラインスクリュ式の金属射出成形機（１）において、そのスクリュ（６）に酸化アルミニウムの被膜（１５）を形成するようにする。被膜（１５）は、例えばプラズマ溶射により形成するようにする。スクリュ（６）にはフライト（１６）が形成されているが、フライト（１６）の頂部（１７）については被膜（１５）が形成されないようにし、つまり金属が露出するようにし、他の部分について被膜（１５）を形成する。このような酸化アルミニウムの被膜（１５）が形成されたスクリュ（６）を使用すると、計量が安定して溶湯量が一定になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料を溶融して射出するインラインスクリュ式の金属射出成形機において、加熱シリンダ内に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュであって、
前記スクリュはその表面に酸化アルミニウムの被膜が形成されていることを特徴とする金属射出成形機のスクリュ。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリュであって、前記酸化アルミニウムはプラズマ溶射により形成されていることを特徴とする金属射出成形機のスクリュ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスクリュであって、前記スクリュはフライトの頂部において金属が露出し他の部分において前記被膜が形成されていることを特徴とする金属射出成形機のスクリュ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム合金、アルミニウム合金等の金属を射出材料として使用する金属射出成形機のスクリュに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インラインスクリュ式の射出成形機は従来周知であり、その射出装置は加熱シリンダとこの加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとから構成されている。このようなインラインスクリュ式の射出成形機のうち、射出材料としてマグネシウム合金、アルミニウム合金等の金属を使用し、これを溶融して射出する射出成形機は金属射出成形機と呼ばれており、特許文献１、２等のように、金属射出成形機に関連する色々な技術が本願の出願人によって提案されている。
【０００３】
金属射出成形機のスクリュは、例えばシングルフライトから形成され、そのスクリュ溝はホッパ寄りつまり後方寄りの部分において深く、中間部において徐々に浅くなり、射出ノズル寄りつまり前方寄りにおいて浅くなっている。このようにスクリュが形成されているので、加熱シリンダ内において後方から前方にかけて固体輸送区間、相遷移区間、液体輸送区間が形成される。金属射出成形機において、加熱シリンダをヒータにより加熱し、金属材料をホッパ等から加熱シリンダ内に供給する。そうすると金属材料は固体輸送区間において加熱されながら輸送され、相遷移区間において溶融して次第に固相から液相に遷移し、完全に液相となった金属つまり溶湯が液体輸送区間において前方に送られ、スクリュの先端に計量される。所定量が計量されたらスクリュの回転を停止して計量を完了する。スクリュを軸方向に駆動すると溶湯が金型内に射出され、金属成形品が成形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２８１４１３号公報
【特許文献２】特開２００３−９４１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
金属射出成形機のスクリュは、後端寄りから前方にかけて形状が変化し、それによって加熱シリンダ内が固体輸送区間、相遷移区間、液体輸送区間に区分されている。従って、金属材料は前方に送られるとき加熱され、溶融し適切に計量されるようになっている。しかしながら金属射出成形機は、色々な原因で計量が不安定になり、溶湯量が不足してショートショット等の成形不良が発生することがある。例えば金属材料が加熱が十分でないままで固体輸送区間から相遷移区間に送られると、換言すると金属材料が半溶融状態にならないままで相遷移区間に送られると、相遷移区間においてスクリュに固体金属が凝着する。そうすると相遷移区間から液体輸送区間に溶湯を適切に送ることができず、計量される溶湯量が不足してしまう。この現象は、加熱シリンダの温度が低下しているときにも発生するが、加熱シリンダの温度が適切であっても短時間に大量の金属材料が供給されるときにも発生する。このように金属射出成形機は色々な原因により計量が不安定になるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点を解決した金属射出成形機のスクリュを提供することを目的とし、具体的には、計量工程において適切な量の溶湯を安定的に計量できる金属射出成形機のスクリュを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、金属材料を溶融して射出するインラインスクリュ式の金属射出成形機において、そのスクリュに酸化アルミニウムの被膜を形成するようにする。被膜は、例えばプラズマ溶射により形成するようにする。スクリュにはフライトが形成されているが、フライトの頂部については被膜が形成されないようにし、つまり金属が露出するようにし、他の部分について被膜を形成する。このような酸化アルミニウムの被膜が形成されたスクリュを使用すると、計量が安定して溶湯量が一定になる。
【０００８】
かくして、請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、金属材料を溶融して射出するインラインスクリュ式の金属射出成形機において、加熱シリンダ内に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュであって、前記スクリュはその表面に酸化アルミニウムの被膜が形成されていることを特徴とする金属射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスクリュであって、前記酸化アルミニウムはプラズマ溶射により形成されていることを特徴とする金属射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のスクリュであって、前記スクリュはフライトの頂部において金属が露出し他の部分において前記被膜が形成されていることを特徴とする金属射出成形機のスクリュとして構成される。
【発明の効果】
【０００９】
以上によると本発明は、金属材料を溶融して射出するインラインスクリュ式の金属射出成形機において、加熱シリンダ内に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュであって、スクリュはその表面に酸化アルミニウムの被膜が形成されている。「発明を実施するための形態」において説明する実験によって示されているように、この酸化アルミニウムの被膜が形成されたスクリュによって、金属材料の溶融および輸送が安定し、計量される溶湯の量が一定になるという効果が得られる。他の発明によると、酸化アルミニウムはプラズマ溶射により形成されている。プラズマ溶射はアルゴン、窒素ガス等を高温のプラズマジェットにし、酸化アルミニウムの粉末をプラズマジェットに供給して溶融させ対象物に吹き付けて被膜を形成させる方法であり、スクリュ表面に均一な厚さで一様な被膜を形成できる。他の発明によると、スクリュはフライトの頂部において金属が露出し他の部分において被膜が形成されている。つまり加熱シリンダのボアに接するフライトの頂部には被膜を設けず、他の部分に被膜を設けるようにしているので、酸化アルミニウムの被膜がスクリュを回転するときの摩擦によって剥離することが防止され、被膜の耐久性が高くなるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る金属射出成形機を示す図で、その（ア）は金属射出成形機の正面断面図、その（イ）は本実施の形態に係るスクリュの一部を示す正面図である。
【図２】金属射出成形機において計量工程と射出工程を繰り返したときの、１回毎の射出された溶湯の重量を示すグラフであり、その（ア）は本実施の形態に係るスクリュを、その（イ）は従来のスクリュを、それぞれ使用して得られたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態に係る金属射出成形機は、スクリュは本発明に特有の特徴を備えているが、他の点については従来の金属射出成形機と同様に構成されている。すなわち、本実施の形態に係る金属射出成形機１は、図１の（ア）に示されている射出装置２、図示されていない型締装置等から構成されている。射出装置２は、加熱シリンダ４と、この加熱シリンダ４内に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられている本実施の形態に係るスクリュ６とから構成されている。加熱シリンダ４には、その後方にホッパ７が設けられ金属材料が加熱シリンダ４内に供給されるようになっている。そして加熱シリンダ２の先端には射出ノズル８が設けられ、図１に示されていないが、その外周面には複数のヒータが設けられ加熱シリンダ２が加熱されるようになっている。スクリュ６は、所定の駆動機構１２によって回転方向と軸方向に駆動されるようになっている。
【００１２】
本実施の形態に係るスクリュ６は、その形状については従来の金属射出成形機のスクリュと同様に構成されている。すなわち、シングルフライトが形成され、スクリュ６の後方寄りはスクリュ溝が深い区間になっており、中間の所定の区間においてスクリュ溝が徐々に浅くなり、前方寄りにおいてスクリュ溝が浅い区間になっている。これによって加熱シリンダ４内は、従来の金属射出成形機と同様に後方から前方にかけて３個の区間に区分されている。すなわち金属材料を加熱しながら固体状態で前方に輸送する固体輸送区間９、金属材料が溶融して固相から液相に遷移する相遷移区間１０、液相になった金属材料すなわち溶湯が前方に送られる液体輸送区間１１に区分されている。
【００１３】
本実施の形態に係るスクリュ６は、その表面に特徴がある。スクリュ６は、図１の（イ）にその一部が示されているが、その表面に酸化アルミニウムの被膜１５が形成されている。被膜１５は、いわゆるプラズマ溶射により数十〜数百μｍの厚さに形成されている。ただし、表面の一部には被膜１５は形成されていない。具体的にはスクリュ６のフライト１６の頂部１７には被膜１５は形成されておらず、この頂部１７においてはスクリュ６を構成している金属が露出している。スクリュ６に対してプラズマ溶射を実施するときに、この部分をマスキングして被膜１５が形成されないようにしている。このように頂部１７が露出しているのは、被膜１５の耐久性を損なわないようにするためである。仮に、頂部１７に被膜１５が形成されていると、スクリュ６が加熱シリンダ４内で回転するとき頂部１７が加熱シリンダ４のボアと接して被膜１５の剥離が進行しやすい。これを防止している。
【００１４】
実験によって詳しく説明するが、本実施の形態に係る金属射出成形機１はこの被膜１５が形成されたスクリュ６によって計量が安定し、溶湯量が安定するという効果が得られる。本発明者等はその理由を次のように推測している。すなわち酸化アルミニウムからなる被膜１５は、スクリュ６を構成している金属に比して、金属材料との摩擦が小さく、そして熱伝導度が小さい。摩擦が小さいので、金属材料はスクリュ６によって滑らかに前方に送られることになる。そして熱伝導度が小さいので、金属材料が加熱シリンダ４から受けた熱がスクリュ６に奪われ難い。スクリュ６は後端部が比較的低温になっているが、スクリュ６に金属材料の熱が奪われると熱はスクリュ６の後端部方向に伝導して逃げてしまい金属材料の加熱が不安定になる。本実施の形態に係るスクリュ６は被膜１５により金属材料の熱が奪われ難いので金属材料は適切に加熱され、スクリュ６への凝着が防止される。これらの作用によって計量が安定し、溶湯量が一定になると本発明者等は推測している。
【実施例１】
【００１５】
本実施の形態に係るスクリュ６を備えた金属射出成形機１は、従来の金属射出成形機に比して計量が安定し溶湯量が一定になることを確認するため、実験を行った。
実験内容：
本実施の形態に係るスクリュ６、すなわち表面に酸化アルミニウム被膜が形成されたスクリュ６を備えた金属射出成形機１を使用して、マグネシウム材料を材料として計量工程と射出工程とを２０００回繰り返した。射出工程毎に射出された溶湯の重量を測定した。射出工程毎の射出された重量を図２の（ア）に示す。
本実施の形態に係るスクリュ６を取り外し、従来のスクリュつまり酸化アルミニウム被膜が形成されていないスクリュを金属射出成形機１に取付けた。この射出成形機１で計量工程と射出工程とを２５００回繰り返し、射出工程毎に射出された溶湯の重量を測定した。射出工程毎の射出された重量を図２の（イ）に示す。
考察：
本実施の形態に係るスクリュ６を使用して計量工程と射出工程とを繰り返す場合には、射出される溶湯量のバラツキが小さく、ほぼ２３０ｇで一定していた。例えば、２２０ｇを下回った回数は２０００回の繰り返し回数のうち、たったの７回であた。これに対して従来のスクリュを使用して計量工程と射出工程とを繰り返す場合には、射出される溶湯量のバラツキが大きく、ショートショットする頻度が高かった。２２０ｇを下回った回数は２０００回の繰り返し回数のうち、７０回を越えていた。本実施の形態に係るスクリュ６を備えた金属射出成形機１は、従来のスクリュを備えた金属射出成形機に比して計量が安定し、射出される溶湯量が一定になることが確認できた。
【００１６】
本実施の形態に係る金属射出成形機１は色々な変形が可能である。例えば、スクリュ６に形成されている被膜１５は、酸化アルミニウムのみから形成するようにしてもよいが、酸化アルミニウムを主材料として酸化チタンを含有させるようにしてもよい。また被膜１５は、プラズマ溶射によって溶射するように説明したが、フレーム溶射等の他の溶射方法によって実施してもよいし、他の方法で被膜を形成してもよい。
【符号の説明】
【００１７】
１      金属射出成形機          ２      射出装置
４      加熱シリンダ            ６      スクリュ
７      ホッパ                  ８      射出ノズル
９      固体輸送区間          １０      相遷移区間
１１      液体輸送区間          １５      被膜
１６      フライト              １７      頂部
【図１】
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【図２】
2019055420.tif 000004