JP2000015415A - 金属の半溶融射出成形方法及びその装置 - Google Patents
金属の半溶融射出成形方法及びその装置Info
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- B22D17/007—Semi-solid pressure die casting
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マグネシウム合金の溶湯Ｍを、半溶融状態で
金型１１のキャビティ１３に製品ゲート１７を介して射
出して厚肉成形品を成形する半溶融射出成形方法に対し
て、内部欠陥のない高品質の厚肉成形品が得られるよう
にする。 【解決手段】 溶湯Ｍの固相率を１０％以上、好ましく
は４０〜８０％に設定する。また、厚肉成形品において
製品ゲート１７に対応する製品ゲート部の断面積Ｓｇ
を、キャビティ１３に対応する製品部における製品ゲー
ト１７の近傍部の断面積Ｓｐに対して０．１倍以上に設
定する。さらに、溶湯Ｍの製品ゲート速度ｖｇｍｍ／ｓ
を、厚肉成形品の製品ゲート部の断面積をＳｇｍｍ2 、
製品部の体積をＶｐｍｍ3 として、ｖｇ≦８．０×１０
4 かつｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０を満たすように設定す
る。
金型１１のキャビティ１３に製品ゲート１７を介して射
出して厚肉成形品を成形する半溶融射出成形方法に対し
て、内部欠陥のない高品質の厚肉成形品が得られるよう
にする。 【解決手段】 溶湯Ｍの固相率を１０％以上、好ましく
は４０〜８０％に設定する。また、厚肉成形品において
製品ゲート１７に対応する製品ゲート部の断面積Ｓｇ
を、キャビティ１３に対応する製品部における製品ゲー
ト１７の近傍部の断面積Ｓｐに対して０．１倍以上に設
定する。さらに、溶湯Ｍの製品ゲート速度ｖｇｍｍ／ｓ
を、厚肉成形品の製品ゲート部の断面積をＳｇｍｍ2 、
製品部の体積をＶｐｍｍ3 として、ｖｇ≦８．０×１０
4 かつｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０を満たすように設定す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料の溶湯を
半溶融状態で金型のキャビティに射出して厚肉成形品を
成形する金属の半溶融射出成形方法及びその装置に関す
る技術分野に属する。
半溶融状態で金型のキャビティに射出して厚肉成形品を
成形する金属の半溶融射出成形方法及びその装置に関す
る技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ダイキャスト成形よりも内部
品質が優れた金属成形品を成形する方法として、例えば
特公平２−１５６２０号公報に示されているように、金
属材料（マグネシウム合金）の溶湯を、該金属材料の液
相線温度以下の半溶融状態で金型のキャビティに射出す
る半溶融射出成形法が知られている。この半溶融射出成
形法では、比較的低い温度で成形することができるの
で、ダイキャスト成形よりも型寿命を長くすることがで
き、しかも、成形精度を向上させることができる。
品質が優れた金属成形品を成形する方法として、例えば
特公平２−１５６２０号公報に示されているように、金
属材料（マグネシウム合金）の溶湯を、該金属材料の液
相線温度以下の半溶融状態で金型のキャビティに射出す
る半溶融射出成形法が知られている。この半溶融射出成
形法では、比較的低い温度で成形することができるの
で、ダイキャスト成形よりも型寿命を長くすることがで
き、しかも、成形精度を向上させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、キャビティ
に対応する製品部の厚さが５．０ｍｍ以上であるような
金属厚肉成形品を射出成形しようとする場合、ダイキャ
ストでは溶湯をキャビティに充填するときに溶湯の流れ
が乱れてガスを巻き込み易く、内部品質がより一層低下
するので、固相の存在により粘性が高くて溶湯を層流で
射出することが可能な上記半溶融射出成形法が適してい
る。
に対応する製品部の厚さが５．０ｍｍ以上であるような
金属厚肉成形品を射出成形しようとする場合、ダイキャ
ストでは溶湯をキャビティに充填するときに溶湯の流れ
が乱れてガスを巻き込み易く、内部品質がより一層低下
するので、固相の存在により粘性が高くて溶湯を層流で
射出することが可能な上記半溶融射出成形法が適してい
る。
【０００４】しかし、半溶融射出成形法を適用しても、
通常の比較的薄肉の成形品を成形するのと同様の成形条
件に設定したのでは、充填不良が生じたり厚肉成形品内
部にガス欠陥や引け巣等が発生したりするため、高品質
の厚肉成形品を成形するのは困難である。
通常の比較的薄肉の成形品を成形するのと同様の成形条
件に設定したのでは、充填不良が生じたり厚肉成形品内
部にガス欠陥や引け巣等が発生したりするため、高品質
の厚肉成形品を成形するのは困難である。
【０００５】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、金属材料の溶湯を半溶
融状態で金型のキャビティに射出して厚肉成形品を成形
しようとする場合に、その成形条件を適切に設定するこ
とによって、内部欠陥のない高品質の厚肉成形品が得ら
れるようにすることにある。
あり、その目的とするところは、金属材料の溶湯を半溶
融状態で金型のキャビティに射出して厚肉成形品を成形
しようとする場合に、その成形条件を適切に設定するこ
とによって、内部欠陥のない高品質の厚肉成形品が得ら
れるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明では、溶湯の固相率を１０％以上に設定
するようにした。
めに、この発明では、溶湯の固相率を１０％以上に設定
するようにした。
【０００７】具体的には、請求項１の発明では、金属材
料の溶湯を、該金属材料の液相線温度以下の半溶融状態
で金型のキャビティに製品ゲートを介して射出して、該
キャビティに対応する製品部の５０％以上の部分で厚さ
が５．０ｍｍ以上となる厚肉成形品を成形する金属の半
溶融射出成形方法を前提とする。
料の溶湯を、該金属材料の液相線温度以下の半溶融状態
で金型のキャビティに製品ゲートを介して射出して、該
キャビティに対応する製品部の５０％以上の部分で厚さ
が５．０ｍｍ以上となる厚肉成形品を成形する金属の半
溶融射出成形方法を前提とする。
【０００８】そして、上記溶湯の固相率を１０％以上に
設定するようにする。
設定するようにする。
【０００９】すなわち、溶湯の固相率は、１０％よりも
小さいと、厚肉成形品の製品部にガス欠陥等の内部欠陥
が急激に多く生じるので、１０％以上に設定している。
この溶湯の固相率は溶湯の温度により容易に調整するこ
とができる。よって、簡単な方法で高品質の厚肉成形品
を得ることができる。
小さいと、厚肉成形品の製品部にガス欠陥等の内部欠陥
が急激に多く生じるので、１０％以上に設定している。
この溶湯の固相率は溶湯の温度により容易に調整するこ
とができる。よって、簡単な方法で高品質の厚肉成形品
を得ることができる。
【００１０】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、溶湯の固相率を４０〜８０％に設定する。
いて、溶湯の固相率を４０〜８０％に設定する。
【００１１】すなわち、溶湯の固相率は、４０％よりも
小さいと、内部欠陥が生じる割合が多くなる一方、８０
％よりも大きいと、溶湯の流動性が悪化して充填不良が
生じ易くなるので、４０〜８０％に設定している。よっ
て、溶湯の充填不良の発生を抑制しつつ、厚肉成形品の
内部品質をより一層向上させることができる。
小さいと、内部欠陥が生じる割合が多くなる一方、８０
％よりも大きいと、溶湯の流動性が悪化して充填不良が
生じ易くなるので、４０〜８０％に設定している。よっ
て、溶湯の充填不良の発生を抑制しつつ、厚肉成形品の
内部品質をより一層向上させることができる。
【００１２】請求項３の発明では、請求項１又は２の発
明において、厚肉成形品において製品ゲートに対応する
製品ゲート部の断面積を、製品部における上記製品ゲー
トの近傍部の断面積に対して０．１倍以上に設定する。
明において、厚肉成形品において製品ゲートに対応する
製品ゲート部の断面積を、製品部における上記製品ゲー
トの近傍部の断面積に対して０．１倍以上に設定する。
【００１３】すなわち、厚肉成形品の製品ゲート部の断
面積（溶湯の流動方向と垂直な方向に切断）は、製品部
の製品ゲート近傍部の断面積（製品ゲート部と同じ方向
に切断）に対して０．１倍よりも小さいと、溶湯が製品
ゲートからキャビティに入ったときに乱流になり易くて
ガスの巻込み量が多くなるので、０．１倍以上に設定し
ている。よって、請求項１又は２の発明の作用効果を高
めることができる。
面積（溶湯の流動方向と垂直な方向に切断）は、製品部
の製品ゲート近傍部の断面積（製品ゲート部と同じ方向
に切断）に対して０．１倍よりも小さいと、溶湯が製品
ゲートからキャビティに入ったときに乱流になり易くて
ガスの巻込み量が多くなるので、０．１倍以上に設定し
ている。よって、請求項１又は２の発明の作用効果を高
めることができる。
【００１４】請求項４の発明では、請求項１〜３のいず
れかの発明において、溶湯の製品ゲート速度ｖｇｍｍ／
ｓを、厚肉成形品の製品ゲート部の断面積をＳｇｍ
ｍ2 、製品部の体積をＶｐｍｍ3 として、ｖｇ≦８．０
×１０4 かつｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０を満たすように設
定する。
れかの発明において、溶湯の製品ゲート速度ｖｇｍｍ／
ｓを、厚肉成形品の製品ゲート部の断面積をＳｇｍ
ｍ2 、製品部の体積をＶｐｍｍ3 として、ｖｇ≦８．０
×１０4 かつｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０を満たすように設
定する。
【００１５】すなわち、溶湯の製品ゲート速度は、８．
０×１０4 ｍｍ／ｓ（８０ｍ／ｓ）よりも大きいと、乱
流になり易いので、８．０×１０4 以下に設定してい
る。また、溶湯の製品ゲート速度が小さ過ぎてｖｇ×Ｓ
ｇ／Ｖｐ＜１０となると、溶湯が凝固して充填不良が生
じるので、ｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０としている。よっ
て、溶湯の充填不良の発生をより有効に抑制しつつ、さ
らに高品質の厚肉成形品が得られる。
０×１０4 ｍｍ／ｓ（８０ｍ／ｓ）よりも大きいと、乱
流になり易いので、８．０×１０4 以下に設定してい
る。また、溶湯の製品ゲート速度が小さ過ぎてｖｇ×Ｓ
ｇ／Ｖｐ＜１０となると、溶湯が凝固して充填不良が生
じるので、ｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０としている。よっ
て、溶湯の充填不良の発生をより有効に抑制しつつ、さ
らに高品質の厚肉成形品が得られる。
【００１６】請求項５の発明では、請求項１〜４のいず
れかの発明において、少なくとも１つの製品ゲートを、
キャビティにおける厚肉成形品の製品部の最大肉厚部に
対応する部分に接続するようにする。
れかの発明において、少なくとも１つの製品ゲートを、
キャビティにおける厚肉成形品の製品部の最大肉厚部に
対応する部分に接続するようにする。
【００１７】このことにより、製品部で最終の凝固部と
なる最大肉厚部に対して該最大肉厚部が凝固するまで圧
力を付加することができるので、その最大肉厚部に引け
巣が生じるのを抑制することができる。
なる最大肉厚部に対して該最大肉厚部が凝固するまで圧
力を付加することができるので、その最大肉厚部に引け
巣が生じるのを抑制することができる。
【００１８】請求項６の発明では、請求項１〜５のいず
れかの発明において、製品ゲート近傍の型温を、キャビ
ティの型温よりも５０℃以上高く設定するようにする。
れかの発明において、製品ゲート近傍の型温を、キャビ
ティの型温よりも５０℃以上高く設定するようにする。
【００１９】このことで、製品ゲートに充填された溶湯
がキャビティに充填された溶湯よりも早く凝固するのを
防止することができ、キャビティに充填された溶湯に対
して確実に圧力を付加することができる。よって、厚肉
成形品の製品部に引け巣が生じるのを確実に抑えること
ができる。
がキャビティに充填された溶湯よりも早く凝固するのを
防止することができ、キャビティに充填された溶湯に対
して確実に圧力を付加することができる。よって、厚肉
成形品の製品部に引け巣が生じるのを確実に抑えること
ができる。
【００２０】請求項７の発明では、請求項６の発明にお
いて、製品ゲートの近傍に加熱手段を設けておき、上記
加熱手段により、上記製品ゲート近傍の型温をキャビテ
ィの型温よりも５０℃以上高く制御するようにする。こ
うすることで、製品ゲート近傍の型温をキャビティの型
温よりも容易に高く制御することができる。
いて、製品ゲートの近傍に加熱手段を設けておき、上記
加熱手段により、上記製品ゲート近傍の型温をキャビテ
ィの型温よりも５０℃以上高く制御するようにする。こ
うすることで、製品ゲート近傍の型温をキャビティの型
温よりも容易に高く制御することができる。
【００２１】請求項８の発明では、請求項１〜７のいず
れかの発明において、製品ゲートに充填された溶湯の固
相率を、キャビティに充填された溶湯よりも１０％以上
低く設定するようにする。
れかの発明において、製品ゲートに充填された溶湯の固
相率を、キャビティに充填された溶湯よりも１０％以上
低く設定するようにする。
【００２２】この発明により、製品ゲートに充填された
溶湯がキャビティに充填された溶湯よりも遅く凝固する
ことになるので、厚肉成形品の製品部に引け巣が生じる
のをより一層有効に抑制することができる。
溶湯がキャビティに充填された溶湯よりも遅く凝固する
ことになるので、厚肉成形品の製品部に引け巣が生じる
のをより一層有効に抑制することができる。
【００２３】請求項９の発明は、金属材料の溶湯を、該
金属材料の液相線温度以下の半溶融状態で金型のキャビ
ティに製品ゲートを介して射出して、該キャビティに対
応する製品部の５０％以上の部分で厚さが５．０ｍｍ以
上となる厚肉成形品を成形するようにした金属の半溶融
射出成形装置の発明である。
金属材料の液相線温度以下の半溶融状態で金型のキャビ
ティに製品ゲートを介して射出して、該キャビティに対
応する製品部の５０％以上の部分で厚さが５．０ｍｍ以
上となる厚肉成形品を成形するようにした金属の半溶融
射出成形装置の発明である。
【００２４】そして、この発明では、上記溶湯の固相率
が１０％以上に設定されているものとする。こうするこ
とで、請求項１の発明と同様の作用効果が得られる。
が１０％以上に設定されているものとする。こうするこ
とで、請求項１の発明と同様の作用効果が得られる。
【００２５】請求項１０の発明では、請求項９の発明に
おいて、溶湯の固相率が４０〜８０％に設定されている
ものとする。このことにより、請求項２の発明と同様の
作用効果が得られる。
おいて、溶湯の固相率が４０〜８０％に設定されている
ものとする。このことにより、請求項２の発明と同様の
作用効果が得られる。
【００２６】請求項１１の発明では、請求項９又は１０
の発明において、厚肉成形品において製品ゲートに対応
する製品ゲート部の断面積が、製品部における上記製品
ゲートの近傍部の断面積に対して０．１倍以上に設定さ
れているものとする。このことで、請求項３の発明と同
様の作用効果を得ることができる。
の発明において、厚肉成形品において製品ゲートに対応
する製品ゲート部の断面積が、製品部における上記製品
ゲートの近傍部の断面積に対して０．１倍以上に設定さ
れているものとする。このことで、請求項３の発明と同
様の作用効果を得ることができる。
【００２７】請求項１２の発明では、請求項９〜１１の
いずれかの発明において、溶湯の製品ゲート速度ｖｇｍ
ｍ／ｓが、厚肉成形品の製品ゲート部の断面積をＳｇｍ
ｍ2、製品部の体積をＶｐｍｍ3 として、ｖｇ≦８．０
×１０4 かつｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０を満たすように設
定されているものとする。このようにすることで、請求
項４の発明と同様の作用効果が得られる。
いずれかの発明において、溶湯の製品ゲート速度ｖｇｍ
ｍ／ｓが、厚肉成形品の製品ゲート部の断面積をＳｇｍ
ｍ2、製品部の体積をＶｐｍｍ3 として、ｖｇ≦８．０
×１０4 かつｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０を満たすように設
定されているものとする。このようにすることで、請求
項４の発明と同様の作用効果が得られる。
【００２８】請求項１３の発明では、請求項９〜１２の
いずれかの発明において、少なくとも１つの製品ゲート
が、キャビティにおける厚肉成形品の製品部の最大肉厚
部に対応する部分に接続されているものとする。このこ
とにより、請求項５の発明と同様の作用効果を得ること
ができる。
いずれかの発明において、少なくとも１つの製品ゲート
が、キャビティにおける厚肉成形品の製品部の最大肉厚
部に対応する部分に接続されているものとする。このこ
とにより、請求項５の発明と同様の作用効果を得ること
ができる。
【００２９】請求項１４の発明では、請求項９〜１３の
いずれかの発明において、製品ゲート近傍の型温が、キ
ャビティの型温よりも５０℃以上高く設定されているも
のとする。この発明により、請求項６の発明と同様の作
用効果を得ることができる。
いずれかの発明において、製品ゲート近傍の型温が、キ
ャビティの型温よりも５０℃以上高く設定されているも
のとする。この発明により、請求項６の発明と同様の作
用効果を得ることができる。
【００３０】請求項１５の発明では、請求項１４の発明
において、製品ゲートの近傍に加熱手段が設けられ、上
記加熱手段は、上記製品ゲート近傍の型温をキャビティ
の型温よりも５０℃以上高く制御するように構成されて
いるものとする。このことで、請求項７の発明と同様の
作用効果が得られる。
において、製品ゲートの近傍に加熱手段が設けられ、上
記加熱手段は、上記製品ゲート近傍の型温をキャビティ
の型温よりも５０℃以上高く制御するように構成されて
いるものとする。このことで、請求項７の発明と同様の
作用効果が得られる。
【００３１】請求項１６の発明では、請求項９〜１５の
いずれかの発明において、製品ゲートに充填された溶湯
の固相率が、キャビティに充填された溶湯よりも１０％
以上低く設定されているものとする。こうすることで、
請求項８の発明と同様の作用効果を得ることができる。
いずれかの発明において、製品ゲートに充填された溶湯
の固相率が、キャビティに充填された溶湯よりも１０％
以上低く設定されているものとする。こうすることで、
請求項８の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１及び図２は、本発明の実施形態
に係る金属の半溶融射出成形装置を示し、この半溶融射
出成形装置は、射出成形機１と、キャビティ１３を有す
る金型１１とを備えていて、金属材料の溶湯Ｍを、該金
属材料の液相線温度以下の半溶融状態で上記金型１１の
キャビティ１３に射出して厚肉成形品を成形するもので
ある。この厚肉成形品の上記キャビティ１３に対応する
部分が製品部とされている。尚、この実施形態で「厚肉
成形品」とは、製品部の５０％以上の部分で厚さｔが
５．０ｍｍ以上となる成形品をいう。
基づいて説明する。図１及び図２は、本発明の実施形態
に係る金属の半溶融射出成形装置を示し、この半溶融射
出成形装置は、射出成形機１と、キャビティ１３を有す
る金型１１とを備えていて、金属材料の溶湯Ｍを、該金
属材料の液相線温度以下の半溶融状態で上記金型１１の
キャビティ１３に射出して厚肉成形品を成形するもので
ある。この厚肉成形品の上記キャビティ１３に対応する
部分が製品部とされている。尚、この実施形態で「厚肉
成形品」とは、製品部の５０％以上の部分で厚さｔが
５．０ｍｍ以上となる成形品をいう。
【００３３】上記射出成形機１は、図２に示すように、
円筒状の射出シリンダ２を有し、この射出シリンダ２の
内部には、スクリュー３が回転可能にかつ進退可能に設
けられている。また、上記射出シリンダ２の先端にはノ
ズル４が一体に取り付けられている。
円筒状の射出シリンダ２を有し、この射出シリンダ２の
内部には、スクリュー３が回転可能にかつ進退可能に設
けられている。また、上記射出シリンダ２の先端にはノ
ズル４が一体に取り付けられている。
【００３４】上記射出シリンダ２の後端部の上部には、
原料を投入するホッパー６が設けられ、このホッパー６
は、アルゴンガスが充填されたアルゴン雰囲気室７を介
して射出シリンダ２に接続されている。このことによ
り、ホッパー６に投入された原料をアルゴン雰囲気中に
置くことでその酸化を防止するようにしている。本実施
形態では原料として、マグネシウム合金からなる切り粉
状のペレットＰを使用している。
原料を投入するホッパー６が設けられ、このホッパー６
は、アルゴンガスが充填されたアルゴン雰囲気室７を介
して射出シリンダ２に接続されている。このことによ
り、ホッパー６に投入された原料をアルゴン雰囲気中に
置くことでその酸化を防止するようにしている。本実施
形態では原料として、マグネシウム合金からなる切り粉
状のペレットＰを使用している。
【００３５】上記射出シリンダ２及びノズル４の外周に
は、図示は省略するが、加熱ヒータが設置され、ホッパ
ー６から射出シリンダ２内に供給された上記ペレットＰ
は、スクリュー３により撹拌されながらその加熱ヒータ
により溶融されて溶湯Ｍになる。この溶湯Ｍは、マグネ
シウム合金の液相線温度以下の半溶融状態であって、固
相及び液相からなっている。この溶湯Ｍの固相率（＝固
相量／（固相量＋液相量）×１００％）は、４０〜８０
％に設定されている。すなわち、溶湯Ｍの固相率は、４
０％よりも小さいと、内部欠陥が生じる割合が多くなる
一方、８０％よりも大きいと、溶湯Ｍの流動性が悪化し
て充填不良が生じ易くなるので、４０〜８０％に設定し
ている。
は、図示は省略するが、加熱ヒータが設置され、ホッパ
ー６から射出シリンダ２内に供給された上記ペレットＰ
は、スクリュー３により撹拌されながらその加熱ヒータ
により溶融されて溶湯Ｍになる。この溶湯Ｍは、マグネ
シウム合金の液相線温度以下の半溶融状態であって、固
相及び液相からなっている。この溶湯Ｍの固相率（＝固
相量／（固相量＋液相量）×１００％）は、４０〜８０
％に設定されている。すなわち、溶湯Ｍの固相率は、４
０％よりも小さいと、内部欠陥が生じる割合が多くなる
一方、８０％よりも大きいと、溶湯Ｍの流動性が悪化し
て充填不良が生じ易くなるので、４０〜８０％に設定し
ている。
【００３６】また、本実施形態では、複数の加熱ヒータ
が射出シリンダ２の軸線方向に並ぶように配置され、射
出シリンダ２ないしノズル４内の溶湯Ｍの温度を射出シ
リンダ２の軸線方向に複数に区画して個別に加熱制御す
ることができるようになっている。
が射出シリンダ２の軸線方向に並ぶように配置され、射
出シリンダ２ないしノズル４内の溶湯Ｍの温度を射出シ
リンダ２の軸線方向に複数に区画して個別に加熱制御す
ることができるようになっている。
【００３７】上記射出シリンダ２の後端には、上記スク
リュー３を前進させて上記溶湯Ｍをノズル４から射出す
る高速射出機構９が設けられている。すなわち、ペレッ
トＰないし溶湯Ｍがスクリュー３の前方に押し出される
につれてその圧力でスクリュー３が後退し（尚、マグネ
シウムは樹脂材に比べて粘度が高くないので、油圧でス
クリュー３の後退をアシストしている）、所定距離（１
回の射出に必要な溶湯Ｍの量に相当する距離）だけ後退
したときに高速射出機構９はスクリュー３を元の位置ま
で前進させるように構成されている。
リュー３を前進させて上記溶湯Ｍをノズル４から射出す
る高速射出機構９が設けられている。すなわち、ペレッ
トＰないし溶湯Ｍがスクリュー３の前方に押し出される
につれてその圧力でスクリュー３が後退し（尚、マグネ
シウムは樹脂材に比べて粘度が高くないので、油圧でス
クリュー３の後退をアシストしている）、所定距離（１
回の射出に必要な溶湯Ｍの量に相当する距離）だけ後退
したときに高速射出機構９はスクリュー３を元の位置ま
で前進させるように構成されている。
【００３８】上記ノズル４の先端部は、図１に示すよう
に、金型１１の下部に接続されている。この金型１１
は、固定盤１２に取付固定された固定型１１ａと、この
固定型１１ａに対して接離する可動型１１ｂとからなっ
ていて、型締め状態で固定型１１ａと可動型１１ｂとの
間に厚肉成形品の製品部と略同じ形状をなすキャビティ
１３を構成するようになっている。つまり、キャビティ
１３において固定型１１ａと可動型１１ｂとの間隙量は
厚肉成形品の製品部の厚さｔと対応している。
に、金型１１の下部に接続されている。この金型１１
は、固定盤１２に取付固定された固定型１１ａと、この
固定型１１ａに対して接離する可動型１１ｂとからなっ
ていて、型締め状態で固定型１１ａと可動型１１ｂとの
間に厚肉成形品の製品部と略同じ形状をなすキャビティ
１３を構成するようになっている。つまり、キャビティ
１３において固定型１１ａと可動型１１ｂとの間隙量は
厚肉成形品の製品部の厚さｔと対応している。
【００３９】上記ノズル４とキャビティ１３との間に
は、ノズル４側から順にスプール１５、ランナー１６、
製品ゲート１７が設けられている。この製品ゲート１７
は、キャビティ１７における厚肉成形品の製品部の最大
肉厚部に対応する部分に接続されている。一方、上記金
型１１においてキャビティ１３に対して製品ゲート１７
と反対側（上側）には、オーバーフローゲート２０を介
してオーバーフローグルーブ２１が設けられ、キャビテ
ィ１３内のエアーがこのオーバーフローグルーブ２１に
抜けるようになされている。
は、ノズル４側から順にスプール１５、ランナー１６、
製品ゲート１７が設けられている。この製品ゲート１７
は、キャビティ１７における厚肉成形品の製品部の最大
肉厚部に対応する部分に接続されている。一方、上記金
型１１においてキャビティ１３に対して製品ゲート１７
と反対側（上側）には、オーバーフローゲート２０を介
してオーバーフローグルーブ２１が設けられ、キャビテ
ィ１３内のエアーがこのオーバーフローグルーブ２１に
抜けるようになされている。
【００４０】上記製品ゲート１７及びオーバーフローゲ
ート２０は共に、厚肉成形品の製品部の厚さ方向に絞ら
れていて、オーバーフローゲート２０における固定型１
１ａと可動型１１ｂとの間隙量、つまり厚肉成形品のオ
ーバーフローゲート２０に対応するオーバーフローゲー
ト部の厚さと、製品ゲート１７における固定型１１ａと
可動型１１ｂとの間隙量、つまり厚肉成形品の製品ゲー
ト１７に対応する製品ゲート部の厚さとは共に製品部よ
りも小さく設定されている。
ート２０は共に、厚肉成形品の製品部の厚さ方向に絞ら
れていて、オーバーフローゲート２０における固定型１
１ａと可動型１１ｂとの間隙量、つまり厚肉成形品のオ
ーバーフローゲート２０に対応するオーバーフローゲー
ト部の厚さと、製品ゲート１７における固定型１１ａと
可動型１１ｂとの間隙量、つまり厚肉成形品の製品ゲー
ト１７に対応する製品ゲート部の厚さとは共に製品部よ
りも小さく設定されている。
【００４１】また、上記厚肉成形品の製品ゲート部の断
面積（溶湯Ｍの流動方向と垂直な方向に切断したときの
断面積）Ｓｇは、製品部における製品ゲート１７の近傍
部の断面積（製品ゲート部と同じ方向に切断したときの
断面積）Ｓｐに対して０．１倍以上に設定されている。
すなわち、厚肉成形品の製品ゲート部の断面積Ｓｇは、
製品部の製品ゲート１７近傍部の断面積Ｓｐに対して
０．１倍よりも小さいと、溶湯Ｍが製品ゲート１７から
キャビティ１３に入ったときに乱流になり易くてガスの
巻込み量が多くなるので、０．１倍以上に設定してい
る。
面積（溶湯Ｍの流動方向と垂直な方向に切断したときの
断面積）Ｓｇは、製品部における製品ゲート１７の近傍
部の断面積（製品ゲート部と同じ方向に切断したときの
断面積）Ｓｐに対して０．１倍以上に設定されている。
すなわち、厚肉成形品の製品ゲート部の断面積Ｓｇは、
製品部の製品ゲート１７近傍部の断面積Ｓｐに対して
０．１倍よりも小さいと、溶湯Ｍが製品ゲート１７から
キャビティ１３に入ったときに乱流になり易くてガスの
巻込み量が多くなるので、０．１倍以上に設定してい
る。
【００４２】そして、上記高速射出機構９により溶湯Ｍ
がノズル４からスプール１５、ランナー１６、製品ゲー
ト１７を介してキャビティ１３内に射出されて厚肉成形
品が成形されるようになっている。このとき、溶湯Ｍの
製品ゲート速度（製品ゲート１７での速度）ｖｇｍｍ／
ｓは、厚肉成形品の製品ゲート部の断面積Ｓｇの単位を
ｍｍ2 、製品部の体積Ｖｐの単位をｍｍ3 として、ｖｇ
≦８．０×１０4 かつｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０を満たす
ように設定されている。すなわち、溶湯Ｍの製品ゲート
速度ｖｇは、８．０×１０4 ｍｍ／ｓ（８０ｍ／ｓ）よ
りも大きいと、乱流になり易いので、８．０×１０4 以
下に設定している。また、溶湯Ｍの製品ゲート速度ｖｇ
が小さ過ぎてｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ＜１０となると、溶湯Ｍ
が凝固して充填不良が生じるので、ｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧
１０としている。
がノズル４からスプール１５、ランナー１６、製品ゲー
ト１７を介してキャビティ１３内に射出されて厚肉成形
品が成形されるようになっている。このとき、溶湯Ｍの
製品ゲート速度（製品ゲート１７での速度）ｖｇｍｍ／
ｓは、厚肉成形品の製品ゲート部の断面積Ｓｇの単位を
ｍｍ2 、製品部の体積Ｖｐの単位をｍｍ3 として、ｖｇ
≦８．０×１０4 かつｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０を満たす
ように設定されている。すなわち、溶湯Ｍの製品ゲート
速度ｖｇは、８．０×１０4 ｍｍ／ｓ（８０ｍ／ｓ）よ
りも大きいと、乱流になり易いので、８．０×１０4 以
下に設定している。また、溶湯Ｍの製品ゲート速度ｖｇ
が小さ過ぎてｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ＜１０となると、溶湯Ｍ
が凝固して充填不良が生じるので、ｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧
１０としている。
【００４３】さらに、製品ゲート１７に充填された溶湯
Ｍの固相率は、キャビティ１３に充填された溶湯Ｍより
も１０％以上低く設定されている。つまり、上記射出成
形機１における複数の加熱ヒータの加熱制御により、溶
湯Ｍの１回分の射出量のうち射出シリンダ２後端側の部
分（製品ゲート１７に充填される部分）の温度がノズル
側の部分（キャビティ１３に充填される部分）よりも高
く設定されている。
Ｍの固相率は、キャビティ１３に充填された溶湯Ｍより
も１０％以上低く設定されている。つまり、上記射出成
形機１における複数の加熱ヒータの加熱制御により、溶
湯Ｍの１回分の射出量のうち射出シリンダ２後端側の部
分（製品ゲート１７に充填される部分）の温度がノズル
側の部分（キャビティ１３に充填される部分）よりも高
く設定されている。
【００４４】また、上記製品ゲート１７の近傍には、加
熱手段としての４つの加熱ヒータ２３，２３，…が設け
られ、この各加熱ヒータ２３は、製品ゲート１７近傍の
型温（２５０℃程度）をキャビティ１７の型温（２００
℃程度）よりも５０℃以上高く制御するように構成され
ている。
熱手段としての４つの加熱ヒータ２３，２３，…が設け
られ、この各加熱ヒータ２３は、製品ゲート１７近傍の
型温（２５０℃程度）をキャビティ１７の型温（２００
℃程度）よりも５０℃以上高く制御するように構成され
ている。
【００４５】上記半溶融射出成形装置を用いて厚肉成形
品を成形するには、先ず、ホッパー６にマグネシウム合
金のペレットＰを投入し、スクリュー３を回転させて射
出シリンダ２内に供給されたペレットＰを混練しながら
ノズル４方向（前方）に押し出す。この間に、そのペレ
ットＰは射出成形機１の加熱ヒータにより加熱されて半
溶融状態の溶湯Ｍになると共に、スクリュー３はその際
に生じる圧力と油圧とにより後退していく。
品を成形するには、先ず、ホッパー６にマグネシウム合
金のペレットＰを投入し、スクリュー３を回転させて射
出シリンダ２内に供給されたペレットＰを混練しながら
ノズル４方向（前方）に押し出す。この間に、そのペレ
ットＰは射出成形機１の加熱ヒータにより加熱されて半
溶融状態の溶湯Ｍになると共に、スクリュー３はその際
に生じる圧力と油圧とにより後退していく。
【００４６】そして、スクリュー３が所定距離だけ後退
すると、スクリュー３の回転を停止し、高速射出機構９
を作動させてスクリュー３を前進させる。このことで、
半溶融状態の溶湯Ｍがノズル４から金型１１のキャビテ
ィ１３等に射出充填される。このとき、溶湯Ｍの固相率
が４０〜８０％に、また厚肉成形品の製品ゲート部の断
面積Ｓｇが製品部の製品ゲート１７近傍部の断面積Ｓｐ
に対して０．１倍以上に、さらに溶湯Ｍの製品ゲート速
度ｖｇがｖｇ≦８．０×１０4 かつｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧
１０を満たすようにそれぞれ設定されているので、溶湯
Ｍの充填不良の発生を抑制することができると共に、溶
湯Ｍがキャビティ１３に入ったときにガスを巻き込み難
くすることができる。
すると、スクリュー３の回転を停止し、高速射出機構９
を作動させてスクリュー３を前進させる。このことで、
半溶融状態の溶湯Ｍがノズル４から金型１１のキャビテ
ィ１３等に射出充填される。このとき、溶湯Ｍの固相率
が４０〜８０％に、また厚肉成形品の製品ゲート部の断
面積Ｓｇが製品部の製品ゲート１７近傍部の断面積Ｓｐ
に対して０．１倍以上に、さらに溶湯Ｍの製品ゲート速
度ｖｇがｖｇ≦８．０×１０4 かつｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧
１０を満たすようにそれぞれ設定されているので、溶湯
Ｍの充填不良の発生を抑制することができると共に、溶
湯Ｍがキャビティ１３に入ったときにガスを巻き込み難
くすることができる。
【００４７】また、製品ゲート１７に充填された溶湯Ｍ
の固相率が、キャビティ１３に充填された溶湯Ｍよりも
１０％以上低く設定されていると共に、製品ゲート１７
の近傍の各加熱ヒータ２３により、製品ゲート１７近傍
の型温がキャビティ１７の型温よりも５０℃以上高く制
御されるので、製品ゲート１７に充填された溶湯Ｍがキ
ャビティ１３に充填された溶湯Ｍよりも早く凝固するの
を防止することができ、キャビティ１３に充填された溶
湯Ｍに対して確実に圧力を付加することができる。しか
も、製品ゲート１７がキャビティ１７における厚肉成形
品の製品部の最大肉厚部に対応する部分に接続されてい
るので、製品部で最終の凝固部となる最大肉厚部に対し
て該最大肉厚部が凝固するまで圧力を付加することがで
きる。
の固相率が、キャビティ１３に充填された溶湯Ｍよりも
１０％以上低く設定されていると共に、製品ゲート１７
の近傍の各加熱ヒータ２３により、製品ゲート１７近傍
の型温がキャビティ１７の型温よりも５０℃以上高く制
御されるので、製品ゲート１７に充填された溶湯Ｍがキ
ャビティ１３に充填された溶湯Ｍよりも早く凝固するの
を防止することができ、キャビティ１３に充填された溶
湯Ｍに対して確実に圧力を付加することができる。しか
も、製品ゲート１７がキャビティ１７における厚肉成形
品の製品部の最大肉厚部に対応する部分に接続されてい
るので、製品部で最終の凝固部となる最大肉厚部に対し
て該最大肉厚部が凝固するまで圧力を付加することがで
きる。
【００４８】次いで、金型１１内の溶湯Ｍが完全に冷却
した後、金型１１を型開きして厚肉成形品を脱型し、そ
の後、その厚肉成形品の製品部以外の不要な部分をカッ
トする。こうして得られた厚肉成形品の製品部の内部に
はガス欠陥や引け巣等の欠陥は殆どなくて高品質なもの
となっている。
した後、金型１１を型開きして厚肉成形品を脱型し、そ
の後、その厚肉成形品の製品部以外の不要な部分をカッ
トする。こうして得られた厚肉成形品の製品部の内部に
はガス欠陥や引け巣等の欠陥は殆どなくて高品質なもの
となっている。
【００４９】尚、上記実施形態では、溶湯Ｍの固相率を
４０〜８０％に設定したが、１０％以上に設定するよう
にしてもよい。すなわち、溶湯Ｍの固相率は、１０％よ
りも小さいと、厚肉成形品にガス欠陥等の内部欠陥が急
激に多く生じるので、１０％以上であれば、殆ど問題な
く高品質な厚肉成形品が得られる。
４０〜８０％に設定したが、１０％以上に設定するよう
にしてもよい。すなわち、溶湯Ｍの固相率は、１０％よ
りも小さいと、厚肉成形品にガス欠陥等の内部欠陥が急
激に多く生じるので、１０％以上であれば、殆ど問題な
く高品質な厚肉成形品が得られる。
【００５０】また、上記実施形態における半溶融射出成
形装置は、マグネシウム合金からなる厚肉成形品を成形
するのに好適なものであるが、他の金属（特にアルミニ
ウム合金）にも適用することができる。
形装置は、マグネシウム合金からなる厚肉成形品を成形
するのに好適なものであるが、他の金属（特にアルミニ
ウム合金）にも適用することができる。
【００５１】さらに、上記実施形態では、製品ゲート１
７の近傍に４つの加熱ヒータ２３，２３，…を設けて、
製品ゲート１７近傍の型温をキャビティ１３の型温より
も高く制御するようにしたが、金型１１の製品ゲート１
７近傍に高温のオイルを流すオイル通路（加熱手段）を
設けることで、製品ゲート１７近傍の型温を制御するよ
うにしてもよい。
７の近傍に４つの加熱ヒータ２３，２３，…を設けて、
製品ゲート１７近傍の型温をキャビティ１３の型温より
も高く制御するようにしたが、金型１１の製品ゲート１
７近傍に高温のオイルを流すオイル通路（加熱手段）を
設けることで、製品ゲート１７近傍の型温を制御するよ
うにしてもよい。
【００５２】
【実施例】次に、具体的に実施した実施例について説明
する。先ず、表１に示すように、化学組成を異ならせた
３種類のマグネシウム合金（合金Ａ、合金Ｂ及び合金
Ｃ）を作製した。
する。先ず、表１に示すように、化学組成を異ならせた
３種類のマグネシウム合金（合金Ａ、合金Ｂ及び合金
Ｃ）を作製した。
【００５３】続いて、上記合金Ａ、合金Ｂ及び合金Ｃを
用いて厚肉成形品をそれぞれ成形し、この厚肉成形品の
製品部の密度を測定した。そして、この密度を各合金の
理論密度で割った値（相対密度という）が溶湯の固相率
によりどのように変化するかを調べた。この相対密度
は、厚肉成形品の製品部内部に欠陥が多く発生するほど
小さくなる。このとき、厚肉成形品の製品部は、長さ１
００ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ８ｍｍとし、製品部長さ方
向一端部側に製品ゲートを設けた。また、厚肉成形品に
おける製品ゲート部断面積の製品部断面積（製品ゲート
からの距離に関係なく２４０ｍｍ2 で一定）に対する比
Ｓｇ／Ｓｐは０．２とし、溶湯の製品ゲート速度ｖｇは
４．５×１０4 ｍｍ／ｓ（４５ｍ／ｓ）とし、ｖｇ（ｍ
ｍ／ｓ）×Ｓｇ（ｍｍ2 ）／Ｖｐ（ｍｍ3 ）の値は８０
とした。
用いて厚肉成形品をそれぞれ成形し、この厚肉成形品の
製品部の密度を測定した。そして、この密度を各合金の
理論密度で割った値（相対密度という）が溶湯の固相率
によりどのように変化するかを調べた。この相対密度
は、厚肉成形品の製品部内部に欠陥が多く発生するほど
小さくなる。このとき、厚肉成形品の製品部は、長さ１
００ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ８ｍｍとし、製品部長さ方
向一端部側に製品ゲートを設けた。また、厚肉成形品に
おける製品ゲート部断面積の製品部断面積（製品ゲート
からの距離に関係なく２４０ｍｍ2 で一定）に対する比
Ｓｇ／Ｓｐは０．２とし、溶湯の製品ゲート速度ｖｇは
４．５×１０4 ｍｍ／ｓ（４５ｍ／ｓ）とし、ｖｇ（ｍ
ｍ／ｓ）×Ｓｇ（ｍｍ2 ）／Ｖｐ（ｍｍ3 ）の値は８０
とした。
【００５４】上記相対密度の測定結果を図３に示す。こ
のことより、固相率が１０％よりも小さいと相対密度が
急激に低下する一方、４０％以上となると安定かつ良好
であることが判る。
のことより、固相率が１０％よりも小さいと相対密度が
急激に低下する一方、４０％以上となると安定かつ良好
であることが判る。
【００５５】次いで、合金Ｃで成形した厚肉成形品の製
品部の組織を光学顕微鏡（倍率約５０倍）で調べた。こ
のとき、固相率は、２％、１１％、５２％とした。この
結果を図４〜図６にそれぞれ示す。このことで、固相率
が２％のものでは欠陥（黒く粒状に見える部分）が多く
存在するが、５２％のものでは欠陥が殆どなく、上記相
対密度の測定結果とよく対応していることが判る。尚、
これらの写真において白色又は灰色で粒状に見える部分
は、半溶融状態のときに固相であった部分である。
品部の組織を光学顕微鏡（倍率約５０倍）で調べた。こ
のとき、固相率は、２％、１１％、５２％とした。この
結果を図４〜図６にそれぞれ示す。このことで、固相率
が２％のものでは欠陥（黒く粒状に見える部分）が多く
存在するが、５２％のものでは欠陥が殆どなく、上記相
対密度の測定結果とよく対応していることが判る。尚、
これらの写真において白色又は灰色で粒状に見える部分
は、半溶融状態のときに固相であった部分である。
【００５６】次に、合金Ｃで成形した厚肉成形品の製品
部の相対密度が、厚肉成形品における製品ゲート部断面
積の製品部断面積に対する比Ｓｇ／Ｓｐによりどのよう
に変化するかを調べた。このとき、固相率は２３％と
し、溶湯の製品ゲート速度ｖｇは４．５×１０4 ｍｍ／
ｓ（４５ｍ／ｓ）とした。
部の相対密度が、厚肉成形品における製品ゲート部断面
積の製品部断面積に対する比Ｓｇ／Ｓｐによりどのよう
に変化するかを調べた。このとき、固相率は２３％と
し、溶湯の製品ゲート速度ｖｇは４．５×１０4 ｍｍ／
ｓ（４５ｍ／ｓ）とした。
【００５７】上記相対密度の測定結果を図７に示す。こ
のことより、Ｓｇ／Ｓｐが０．１よりも小さいと相対密
度が大幅に低下して内部欠陥が多くなることが判る。
のことより、Ｓｇ／Ｓｐが０．１よりも小さいと相対密
度が大幅に低下して内部欠陥が多くなることが判る。
【００５８】さらに、合金Ａ及び合金Ｃでそれぞれ成形
した厚肉成形品の製品部の相対密度が、溶湯の製品ゲー
ト速度ｖｇによりどのように変化するかを調べた。この
とき、Ｓｇ／Ｓｐ＝０．２、ｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０と
した。
した厚肉成形品の製品部の相対密度が、溶湯の製品ゲー
ト速度ｖｇによりどのように変化するかを調べた。この
とき、Ｓｇ／Ｓｐ＝０．２、ｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０と
した。
【００５９】この相対密度の測定結果を図８に示す。こ
の結果、ｖｇが８．０×１０4 （８０ｍ／ｓ）よりも大
きいと相対密度が小さくなって内部欠陥が多くなること
が判る。
の結果、ｖｇが８．０×１０4 （８０ｍ／ｓ）よりも大
きいと相対密度が小さくなって内部欠陥が多くなること
が判る。
【００６０】次いで、合金Ａ及び合金Ｃでそれぞれ厚肉
成形品を成形するときに、ｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐの値を変化
させることにより溶湯が凝固して充填不良が生じるか否
かを調べた。このとき、Ｓｇ／Ｓｐ＝０．２、ｖｇ≦
８．０×１０4 とした。また、溶湯の固相率は、合金Ａ
では４０％とし、合金Ｃでは５２％とした。この結果を
表２に示す。このことより、ｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０で
あれば溶湯の充填不良は生じないことが判る。そして、
合金Ｃでｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ＝５として成形した厚肉成形
品の製品部の組織を光学顕微鏡（倍率約５０倍）で調べ
た。この結果、図９に示すように、溶湯の充填不良によ
り比較的大きな欠陥（黒い部分）が生じていることが判
る。
成形品を成形するときに、ｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐの値を変化
させることにより溶湯が凝固して充填不良が生じるか否
かを調べた。このとき、Ｓｇ／Ｓｐ＝０．２、ｖｇ≦
８．０×１０4 とした。また、溶湯の固相率は、合金Ａ
では４０％とし、合金Ｃでは５２％とした。この結果を
表２に示す。このことより、ｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０で
あれば溶湯の充填不良は生じないことが判る。そして、
合金Ｃでｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ＝５として成形した厚肉成形
品の製品部の組織を光学顕微鏡（倍率約５０倍）で調べ
た。この結果、図９に示すように、溶湯の充填不良によ
り比較的大きな欠陥（黒い部分）が生じていることが判
る。
【００６１】次に、図１０に示すように、金型のキャビ
ティ３０を、厚肉部と薄肉部とを有する厚肉成形品を成
形可能なように形成し、２つの製品ゲート３１，３１を
厚肉成形品の製品部の厚肉部側と薄肉部側とにそれぞれ
設けた。また、各製品ゲート３１の近傍には４つの加熱
ヒータ３２，３２，…をそれぞれ設けておき、一方の製
品ゲート３１のみを使用して（他方の製品ゲート３１は
閉じた状態にしておく）厚肉成形品を成形した。このと
き、キャビティ３０に充填された溶湯の固相率は３０％
とし、Ｓｇ／Ｓｐ＝０．２、ｖｇ＝５．０×１０4 、ｖ
ｇ×Ｓｇ／Ｖｐ＝６５とした。そして、使用する製品ゲ
ート３１（製品部の厚肉部側又は薄肉部側）、使用する
製品ゲート３１近傍の各加熱ヒータ３２による該製品ゲ
ート３１に充填された溶湯の加熱の有無（加熱したとき
は製品ゲート３１近傍の型温をキャビティ３０の型温よ
りも５０℃以上高く制御）、及び、製品ゲート３１に充
填された溶湯の固相率により、厚肉成形品の製品部の相
対密度がそれぞれどのようになるかを調べた。尚、製品
ゲート３１に充填された溶湯の固相率は、１８％（キャ
ビティ３０に充填された溶湯よりも１０％以上低い）及
び３０％とした。
ティ３０を、厚肉部と薄肉部とを有する厚肉成形品を成
形可能なように形成し、２つの製品ゲート３１，３１を
厚肉成形品の製品部の厚肉部側と薄肉部側とにそれぞれ
設けた。また、各製品ゲート３１の近傍には４つの加熱
ヒータ３２，３２，…をそれぞれ設けておき、一方の製
品ゲート３１のみを使用して（他方の製品ゲート３１は
閉じた状態にしておく）厚肉成形品を成形した。このと
き、キャビティ３０に充填された溶湯の固相率は３０％
とし、Ｓｇ／Ｓｐ＝０．２、ｖｇ＝５．０×１０4 、ｖ
ｇ×Ｓｇ／Ｖｐ＝６５とした。そして、使用する製品ゲ
ート３１（製品部の厚肉部側又は薄肉部側）、使用する
製品ゲート３１近傍の各加熱ヒータ３２による該製品ゲ
ート３１に充填された溶湯の加熱の有無（加熱したとき
は製品ゲート３１近傍の型温をキャビティ３０の型温よ
りも５０℃以上高く制御）、及び、製品ゲート３１に充
填された溶湯の固相率により、厚肉成形品の製品部の相
対密度がそれぞれどのようになるかを調べた。尚、製品
ゲート３１に充填された溶湯の固相率は、１８％（キャ
ビティ３０に充填された溶湯よりも１０％以上低い）及
び３０％とした。
【００６２】上記相対密度の測定結果を表３に示す。こ
の結果、製品ゲートは厚肉部側に設けると共に、加熱ヒ
ータにより製品ゲートに充填された溶湯を加熱し、か
つ、製品ゲートに充填された溶湯の固相率を１８％にし
た方が製品部の内部品質が良くなる傾向にあることが判
る。
の結果、製品ゲートは厚肉部側に設けると共に、加熱ヒ
ータにより製品ゲートに充填された溶湯を加熱し、か
つ、製品ゲートに充填された溶湯の固相率を１８％にし
た方が製品部の内部品質が良くなる傾向にあることが判
る。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は９の
発明によると、金属材料の溶湯を半溶融状態で金型のキ
ャビティに射出して厚肉成形品を成形する場合に、溶湯
の固相率を１０％以上に設定したことにより、容易に厚
肉成形品の高品質化を図ることができる。
発明によると、金属材料の溶湯を半溶融状態で金型のキ
ャビティに射出して厚肉成形品を成形する場合に、溶湯
の固相率を１０％以上に設定したことにより、容易に厚
肉成形品の高品質化を図ることができる。
【００６４】請求項２又は１０の発明によると、溶湯の
固相率を４０〜８０％に設定したことにより、溶湯の充
填不良の発生を抑制しつつ、厚肉成形品のさらなる高品
質化を図ることができる。
固相率を４０〜８０％に設定したことにより、溶湯の充
填不良の発生を抑制しつつ、厚肉成形品のさらなる高品
質化を図ることができる。
【００６５】請求項３又は１１の発明によると、厚肉成
形品において製品ゲートに対応する製品ゲート部の断面
積を、製品部における上記製品ゲートの近傍部の断面積
に対して０．１倍以上に設定したことにより、請求項１
又は２の発明の作用効果を高めることができる。
形品において製品ゲートに対応する製品ゲート部の断面
積を、製品部における上記製品ゲートの近傍部の断面積
に対して０．１倍以上に設定したことにより、請求項１
又は２の発明の作用効果を高めることができる。
【００６６】請求項４又は１２の発明によると、溶湯の
製品ゲート速度ｖｇｍｍ／ｓを、厚肉成形品の製品ゲー
ト部の断面積をＳｇｍｍ2 、製品部の体積をＶｐｍｍ3
として、ｖｇ≦８．０×１０4 かつｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧
１０を満たすように設定したことにより、溶湯の充填不
良の発生をさらに効果的に抑制しつつ、厚肉成形品の内
部品質の向上化を図ることができる。
製品ゲート速度ｖｇｍｍ／ｓを、厚肉成形品の製品ゲー
ト部の断面積をＳｇｍｍ2 、製品部の体積をＶｐｍｍ3
として、ｖｇ≦８．０×１０4 かつｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧
１０を満たすように設定したことにより、溶湯の充填不
良の発生をさらに効果的に抑制しつつ、厚肉成形品の内
部品質の向上化を図ることができる。
【００６７】請求項５又は１３の発明によると、少なく
とも１つの製品ゲートを、キャビティにおける厚肉成形
品の製品部の最大肉厚部に対応する部分に接続するよう
にしたことにより、最大肉厚部に引け巣が生じるのを抑
制することができる。
とも１つの製品ゲートを、キャビティにおける厚肉成形
品の製品部の最大肉厚部に対応する部分に接続するよう
にしたことにより、最大肉厚部に引け巣が生じるのを抑
制することができる。
【００６８】請求項６又は１４の発明によると、製品ゲ
ート近傍の型温を、キャビティの型温よりも５０℃以上
高く設定したことにより、厚肉成形品の製品部に引け巣
が生じるのを確実に抑えることができる。
ート近傍の型温を、キャビティの型温よりも５０℃以上
高く設定したことにより、厚肉成形品の製品部に引け巣
が生じるのを確実に抑えることができる。
【００６９】請求項７又は１５の発明によると、製品ゲ
ートの近傍に設けた加熱手段により、該製品ゲート近傍
の型温をキャビティの型温よりも５０℃以上高く制御す
るようにしたことにより、製品ゲート近傍の型温をキャ
ビティの型温よりも容易に高くすることができる。
ートの近傍に設けた加熱手段により、該製品ゲート近傍
の型温をキャビティの型温よりも５０℃以上高く制御す
るようにしたことにより、製品ゲート近傍の型温をキャ
ビティの型温よりも容易に高くすることができる。
【００７０】請求項８又は１６の発明によると、製品ゲ
ートに充填された溶湯の固相率を、キャビティに充填さ
れた溶湯よりも１０％以上低く設定するようにしたこと
により、厚肉成形品の製品部に引け巣が生じるのをより
一層有効に抑制することができる。
ートに充填された溶湯の固相率を、キャビティに充填さ
れた溶湯よりも１０％以上低く設定するようにしたこと
により、厚肉成形品の製品部に引け巣が生じるのをより
一層有効に抑制することができる。
【図１】本発明の実施形態に係る金属の半溶融射出成形
装置の金型を示す断面図である。
装置の金型を示す断面図である。
【図２】半溶融射出成形装置の射出成形機を示す断面図
である。
である。
【図３】溶湯の固相率と厚肉成形品の製品部の相対密度
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図４】合金Ｃで固相率を２％として成形した厚肉成形
品の製品部の組織を示す光学顕微鏡写真である。
品の製品部の組織を示す光学顕微鏡写真である。
【図５】合金Ｃで固相率を１１％として成形した厚肉成
形品の製品部の組織を示す光学顕微鏡写真である。
形品の製品部の組織を示す光学顕微鏡写真である。
【図６】合金Ｃで固相率を５２％として成形した厚肉成
形品の製品部の組織を示す光学顕微鏡写真である。
形品の製品部の組織を示す光学顕微鏡写真である。
【図７】厚肉成形品における製品ゲート部断面積の製品
部断面積に対する比Ｓｇ／Ｓｐと、製品部の相対密度と
の関係を示すグラフである。
部断面積に対する比Ｓｇ／Ｓｐと、製品部の相対密度と
の関係を示すグラフである。
【図８】製品ゲート速度ｖｇと厚肉成形品の製品部の相
対密度との関係を示すグラフである。
対密度との関係を示すグラフである。
【図９】合金Ｃでｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ＝５として成形した
厚肉成形品の製品部の組織を示す光学顕微鏡写真であ
る。
厚肉成形品の製品部の組織を示す光学顕微鏡写真であ
る。
【図１０】相対密度測定試験に用いた金型のキャビティ
等の形状を示す概略断面図である。
等の形状を示す概略断面図である。
【符号の説明】 １１ 金型 １３ キャビティ １７ 製品ゲート ２３ 加熱ヒータ（加熱手段） Ｍ 溶湯
【表１】
【表２】
【表３】
Claims (16)
- 【請求項１】 金属材料の溶湯を、該金属材料の液相線
温度以下の半溶融状態で金型のキャビティに製品ゲート
を介して射出して、該キャビティに対応する製品部の５
０％以上の部分で厚さが５．０ｍｍ以上となる厚肉成形
品を成形する金属の半溶融射出成形方法において、 上記溶湯の固相率を１０％以上に設定することを特徴と
する金属の半溶融射出成形方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の金属の半溶融射出成形方
法において、 溶湯の固相率を４０〜８０％に設定することを特徴とす
る金属の半溶融射出成形方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の金属の半溶融射出
成形方法において、 厚肉成形品において製品ゲートに対応する製品ゲート部
の断面積を、製品部における上記製品ゲートの近傍部の
断面積に対して０．１倍以上に設定することを特徴とす
る金属の半溶融射出成形方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の金属の
半溶融射出成形方法において、 溶湯の製品ゲート速度ｖｇｍｍ／ｓを、厚肉成形品の製
品ゲート部の断面積をＳｇｍｍ2 、製品部の体積をＶｐ
ｍｍ3 として、 ｖｇ≦８．０×１０4 かつ ｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０ を満たすように設定することを特徴とする金属の半溶融
射出成形方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の金属の
半溶融射出成形方法において、 少なくとも１つの製品ゲートを、キャビティにおける厚
肉成形品の製品部の最大肉厚部に対応する部分に接続す
ることを特徴とする金属の半溶融射出成形方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の金属の
半溶融射出成形方法において、 製品ゲート近傍の型温を、キャビティの型温よりも５０
℃以上高く設定することを特徴とする金属の半溶融射出
成形方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の金属の半溶融射出成形方
法において、 製品ゲートの近傍に加熱手段を設けておき、 上記加熱手段により、上記製品ゲート近傍の型温をキャ
ビティの型温よりも５０℃以上高く制御することを特徴
とする金属の半溶融射出成形方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の金属の
半溶融射出成形方法において、 製品ゲートに充填された溶湯の固相率を、キャビティに
充填された溶湯よりも１０％以上低く設定することを特
徴とする金属の半溶融射出成形方法。 - 【請求項９】 金属材料の溶湯を、該金属材料の液相線
温度以下の半溶融状態で金型のキャビティに製品ゲート
を介して射出して、該キャビティに対応する製品部の５
０％以上の部分で厚さが５．０ｍｍ以上となる厚肉成形
品を成形するようにした金属の半溶融射出成形装置にお
いて、 上記溶湯の固相率が１０％以上に設定されていることを
特徴とする金属の半溶融射出成形装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載の金属の半溶融射出成形
装置において、 溶湯の固相率が４０〜８０％に設定されていることを特
徴とする金属の半溶融射出成形装置。 - 【請求項１１】 請求項９又は１０記載の金属の半溶融
射出成形装置において、 厚肉成形品において製品ゲートに対応する製品ゲート部
の断面積が、製品部における上記製品ゲートの近傍部の
断面積に対して０．１倍以上に設定されていることを特
徴とする金属の半溶融射出成形装置。 - 【請求項１２】 請求項９〜１１のいずれかに記載の金
属の半溶融射出成形装置において、 溶湯の製品ゲート速度ｖｇｍｍ／ｓが、厚肉成形品の製
品ゲート部の断面積をＳｇｍｍ2 、製品部の体積をＶｐ
ｍｍ3 として、 ｖｇ≦８．０×１０4 かつ ｖｇ×Ｓｇ／Ｖｐ≧１０ を満たすように設定されていることを特徴とする金属の
半溶融射出成形装置。 - 【請求項１３】 請求項９〜１２のいずれかに記載の金
属の半溶融射出成形装置において、 少なくとも１つの製品ゲートが、キャビティにおける厚
肉成形品の製品部の最大肉厚部に対応する部分に接続さ
れていることを特徴とする金属の半溶融射出成形装置。 - 【請求項１４】 請求項９〜１３のいずれかに記載の金
属の半溶融射出成形装置において、 製品ゲート近傍の型温が、キャビティの型温よりも５０
℃以上高く設定されていることを特徴とする金属の半溶
融射出成形装置。 - 【請求項１５】 請求項１４記載の金属の半溶融射出成
形装置において、 製品ゲートの近傍に加熱手段が設けられ、 上記加熱手段は、上記製品ゲート近傍の型温をキャビテ
ィの型温よりも５０℃以上高く制御するように構成され
ていることを特徴とする金属の半溶融射出成形装置。 - 【請求項１６】 請求項９〜１５のいずれかに記載の金
属の半溶融射出成形装置において、 製品ゲートに充填された溶湯の固相率が、キャビティに
充填された溶湯よりも１０％以上低く設定されているこ
とを特徴とする金属の半溶融射出成形装置。
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|---|---|---|---|
| JP20433798A JP3494020B2 (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 金属の半溶融射出成形方法及びその装置 |
| US09/345,488 US6298901B1 (en) | 1998-07-03 | 1999-07-01 | Method and apparatus for semi-molten metal injection molding |
| EP99112598A EP0968781B1 (en) | 1998-07-03 | 1999-07-01 | Method and apparatus for semi-molten metal injection molding |
| DE69916707T DE69916707T2 (de) | 1998-07-03 | 1999-07-01 | Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgiessen halbflüssiger Metalle |
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- 1999-07-01 US US09/345,488 patent/US6298901B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-08-09 US US09/924,847 patent/US6470956B2/en not_active Expired - Fee Related
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