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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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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- B22D17/007—Semi-solid pressure die casting
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- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
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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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2001
- 2001-08-09 US US09/924,847 patent/US6470956B2/en not_active Expired - Fee Related
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