JP2007061882A - Injection molding machine, and screw for injection molding machine - Google Patents

Injection molding machine, and screw for injection molding machine Download PDF

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JP2007061882A JP2005253674A JP2005253674A JP2007061882A JP 2007061882 A JP2007061882 A JP 2007061882A JP 2005253674 A JP2005253674 A JP 2005253674A JP 2005253674 A JP2005253674 A JP 2005253674A JP 2007061882 A JP2007061882 A JP 2007061882A
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Tatsuya Tanaka
達也 田中
Kazuo Yamaguchi
和郎 山口
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an injection molding machine for a light alloy and a screw for the injection molding machine by which the machine can be prevented from being adversely operated and the quality of a molding can be improved by preventing the deposition of solid-phase grains of semi-solid slurry. <P>SOLUTION: In the injection molding machine 100, molten metal is stirred by axially rotating a screw 22 arranged in a barrel 21. At this time, the temperature in the barrel 21 is adjusted between a liquidus temperature and a solidus temperature with a temperature control jacket 24a and the molten metal is transformed into the semi-solid slurry. The molding material of the semi-solid slurry is allowed to flow toward the front part according to the retreating of the screw 22 and weighed in a stirring chamber at the tip-end side of the screw. In this way, the solid-phase grains are generated by depositing the semi-solidified slurry state formed material to the wall surface of the barrel 21 at the tip end side of the screw, but this solid-phase grains are scraped with a scraping wing at the top end part of the screw by advancing while rotating the screw 22. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、軽金属または軽合金の溶湯を金型に射出する射出成形機および射出成形機のスクリュに関する。   The present invention relates to an injection molding machine that injects a molten metal of a light metal or a light alloy into a mold, and a screw of the injection molding machine.

従来、軽金属または軽合金（以下単に金属と呼ぶ。）を成形材料とする射出成形機において、例えば、バリやヒケ等の少ない高精度な成形ができる軽合金の射出成形方法および射出成形機が開示されている（特許文献１参照）。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an injection molding machine using a light metal or a light alloy (hereinafter simply referred to as a metal) as a molding material, for example, a light alloy injection molding method and an injection molding machine that can perform high-precision molding with few burrs and sink marks are disclosed. (See Patent Document 1).

特許文献１の射出成形方法および射出成形機によれば、固相粒径が均一で品質の良い半凝固スラリーの生成およびその精度良い計量が可能であり、樹脂射出成形と同様に、バリの少ない高精度な軽合金の射出成形品を得ることができる。
特開２００４-２４９３４４号公報 According to the injection molding method and the injection molding machine disclosed in Patent Document 1, it is possible to generate a semi-solid slurry having a uniform solid phase particle size and good quality and to accurately measure the same. A highly accurate light alloy injection-molded product can be obtained.
JP 2004-249344 A

しかしながら、特許文献１記載の発明においては、精度のよい計量を行ないシリンダ部に送る過程において、半凝固スラリーの塊がバレル部の下流側の端部である下端部壁面に固着、堆積するという課題があった。   However, in the invention described in Patent Document 1, in the process of measuring accurately and sending it to the cylinder part, a lump of semi-solid slurry adheres to and accumulates on the wall surface at the lower end which is the downstream end of the barrel part. was there.

すなわち、半凝固スラリーが堆積されて、固相粒径が成長する。その結果、スクリュを下端まで下降できなくなるなどバレル内におけるスクリュの動作に悪影響を及ぼす。また、その他の課題としても、結晶粒径が肥大化した半凝固スラリーが成形品に混入された場合、密度ムラ、ウェルドマーク、ヒケ等が生じるおそれがあった。   That is, a semi-solid slurry is deposited and the solid phase particle size grows. As a result, the screw operation in the barrel is adversely affected, for example, the screw cannot be lowered to the lower end. In addition, as other problems, when a semi-solid slurry having an enlarged crystal grain size is mixed in a molded product, density unevenness, weld marks, sink marks and the like may occur.

本発明の目的は、半凝固スラリーの固相粒の堆積を防止することにより機器動作への悪影響を防止するとともに成形品の品質を向上することができる軽合金の射出成形機および射出成形機のスクリュを提供することである。   An object of the present invention is to provide a light alloy injection molding machine and an injection molding machine that can prevent the adverse effects on the operation of the apparatus by preventing the deposition of solid phase grains of a semi-solid slurry and improve the quality of the molded product. Is to provide a screw.

課題を解決するための手段および効果Means and effects for solving the problem

（１）
本発明に係る射出成形機は、軽金属または軽合金の成形材料を攪拌する攪拌部を設けた射出成形機であって、攪拌部は、成形材料を攪拌するための攪拌室と、攪拌室内に設けられた軸回転可能なスクリュと、攪拌室の周囲に設けられ、間接的に成形材料の温度を冷却させて半凝固スラリー状態に変移させることができる温度調整装置とを含み、スクリュは、成形材料を攪拌しつつ下流側へ搬送する攪拌翼と、スクリュ先端部と対面する攪拌室の内壁から成形材料を掻取り可能な掻取翼とを備えたものである。すなわち、スクリュは、成形材料の逆流防止部を含み、逆流防止部の上流側において攪拌を主とする攪拌翼を備え、かつ逆流防止部の下流において攪拌室の内壁を掻出可能な掻出翼を備えたものである。 (1)
An injection molding machine according to the present invention is an injection molding machine provided with a stirring unit for stirring a molding material of light metal or light alloy, and the stirring unit is provided in a stirring chamber and a stirring chamber for stirring the molding material And a temperature adjusting device that is provided around the stirring chamber and that can indirectly cool the temperature of the molding material and change it into a semi-solidified slurry state. And a scraping blade capable of scraping the molding material from the inner wall of the stirring chamber facing the screw tip. That is, the screw includes a backflow prevention portion for the molding material, and includes a stirring blade mainly for stirring on the upstream side of the backflow prevention portion, and a scraping blade capable of scraping the inner wall of the stirring chamber downstream of the backflow prevention portion. It is equipped with.

本発明に係る射出成形機においては、攪拌室内に設けられたスクリュが軸回転し、成形材料が攪拌される。この際に、温度調整装置により攪拌室内の温度が液相線温度と固相線温度との間に調整され、成形材料が半凝固スラリーに遷移される。半凝固状態の成形材料は、スクリュの後退に伴い前方に流動し、スクリュ先端側の攪拌室内に計量される。このとき、スクリュ先端側の攪拌室の壁面への半凝固スラリー状の成形材料の堆積により固相粒が生じるが、スクリュを回転させながら前進させることによりスクリュ先端部の掻取翼で掻き取られる。   In the injection molding machine according to the present invention, the screw provided in the stirring chamber rotates axially, and the molding material is stirred. At this time, the temperature adjusting device adjusts the temperature in the stirring chamber between the liquidus temperature and the solidus temperature, and the molding material is changed to a semi-solid slurry. The semi-solidified molding material flows forward as the screw moves backward, and is metered into the stirring chamber on the screw tip side. At this time, solid-phase grains are generated by the deposition of the molding material in the form of a semi-solid slurry on the wall of the stirring chamber on the screw tip side, but it is scraped off by the scraping blade at the screw tip by rotating the screw forward. .

この場合、堆積する半凝固スラリーまたは固相粒を掻取翼が掻き取って攪拌するため、スクリュ先端側の攪拌室の壁面において固相粒径が成長し、肥大化した固相粒が堆積することが抑制される。すなわち、従来においては、スクリュの（逆流防止部の）先端側に掻取翼がなかったので、攪拌室内壁に半凝固スラリー状の成形材料が堆積されつつ固相粒径が成長しスクリュの機械動作が正常に動作しないという課題を生じさせていたが、本発明においては、仮に攪拌室内壁に半凝固スラリー状の成形材料の堆積が生じたとしても掻取翼によって除去されるので、固相粒径が成長して肥大化した固相粒の堆積が生じず、スクリュ等の機器を正常に動作させることができる。   In this case, since the scraping blades scrape and agitate the semi-solid slurry or solid phase particles to be accumulated, the solid phase particle size grows on the wall surface of the stirring chamber on the screw tip side, and enlarged solid phase particles accumulate. It is suppressed. That is, in the prior art, there was no scraping blade on the tip side (of the backflow prevention unit) of the screw, so that the solid phase particle size grew while the solidified slurry-like molding material was deposited on the inner wall of the stirring chamber. However, in the present invention, even if a semi-solid slurry-like molding material is deposited on the inner wall of the stirring chamber, it is removed by the scraping blade. Accumulation of solid phase grains with enlarged particle size does not occur, and a device such as a screw can be operated normally.

（２）
攪拌部は、実質的に縦向きに配置されることが好ましい。この場合、スクリュにより攪拌された成形材料が自重によって下方に移動するので、少ない労力で成形材料の移動および半凝固スラリーへの遷移を行なうことができる。 (2)
It is preferable that the stirring unit is disposed substantially vertically. In this case, since the molding material stirred by the screw moves downward by its own weight, the molding material can be moved and transitioned to the semi-solidified slurry with little effort.

（３）
掻取翼は、成形材料を下流へ送る方向に螺旋状に捩れて形成されてもよい。この場合、掻取翼は、攪拌室内において半凝固スラリーを適切に掻き取り下流側へ送ることができるので、半凝固スラリー状の成形材料の堆積や固相粒径が成長して肥大化した固相粒の堆積を防止でき、スクリュ等の機器の動作不良をより一層防止することができる。 (3)
The scraping blade may be formed by spirally twisting in a direction in which the molding material is sent downstream. In this case, the scraping blade can appropriately scrape the semi-solid slurry in the stirring chamber and send it to the downstream side. Accumulation of phase grains can be prevented, and malfunction of equipment such as a screw can be further prevented.

（４）
攪拌室の内壁の一部（先端部）は、テーパ形状（漏斗形状）からなり、掻取翼は、掻取翼の稜線がテーパ形状に沿って設けられてもよい。 (4)
A part (tip portion) of the inner wall of the stirring chamber may have a tapered shape (funnel shape), and the scraping blade may be provided with a ridge line of the scraping blade along the tapered shape.

この場合、掻取翼の稜線が攪拌室のテーパ形状に沿って回転するので、攪拌室内に半凝固スラリーの堆積を容易に掻取翼により掻き取ることができる。   In this case, since the ridge line of the scraping blade rotates along the tapered shape of the stirring chamber, the semi-solid slurry can be easily scraped off by the scraping blade in the stirring chamber.

以下、図を用いて本発明の実施の形態について説明する。
（一実施の形態）
図１は、本発明に係る一実施の形態の射出成形機の一例を示す模式図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(One embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an injection molding machine according to an embodiment of the present invention.

図１に示す射出成形機１００は、主に成形材料投入部１０、垂直型配置バレル部２０、シリンダ部３０および型締め部４０を含む。   An injection molding machine 100 shown in FIG. 1 mainly includes a molding material charging unit 10, a vertical mold arrangement barrel unit 20, a cylinder unit 30, and a mold clamping unit 40.

成形材料投入部１０は、溶解炉１１およびホッパー１２を含む。垂直型配置バレル部２０は、バレル２１、スクリュ２２、貯留部２３、冷却手段２４（複数の温度制御ジャケット２４ａ）、連通流路２５、駆動モーター２６、スクリュ用油圧シリンダ２７、供給口２８、シリンダロッド２９を含む。   The molding material charging unit 10 includes a melting furnace 11 and a hopper 12. The vertical arrangement barrel unit 20 includes a barrel 21, a screw 22, a storage unit 23, a cooling means 24 (a plurality of temperature control jackets 24a), a communication channel 25, a drive motor 26, a screw hydraulic cylinder 27, a supply port 28, and a cylinder. A rod 29 is included.

シリンダ部３０は、シリンダ３１、プランジャ３２、プランジャ射出装置３３、計量部３４、ノズル部３５、バルブ装置３６およびプランジャ用油圧シリンダ３７を含む。型締め部４０は、基台４１、リンクハウジング４２、タイバー４３、固定盤４４、可動盤４５、型締めシリンダ４６、シリンダロッド４７、複数のリンク４８、押出しシリンダ４９ａおよび押出しロッド４９ｂを含む。金型６０は、固定金型６１および移動金型６２からなる。   The cylinder unit 30 includes a cylinder 31, a plunger 32, a plunger injection device 33, a metering unit 34, a nozzle unit 35, a valve device 36, and a plunger hydraulic cylinder 37. The mold clamping unit 40 includes a base 41, a link housing 42, a tie bar 43, a fixed plate 44, a movable plate 45, a mold clamping cylinder 46, a cylinder rod 47, a plurality of links 48, an extrusion cylinder 49a, and an extrusion rod 49b. The mold 60 includes a fixed mold 61 and a moving mold 62.

以下、本実施の形態にかかる射出成形機１００について説明する。本実施の形態に係る射出成形機１００は、成形材料投入部１０のホッパ１２に垂直配置バレル部２０が接続されている。垂直配置バレル部２０の下方にシリンダ部３０が設けられ、シリンダ部３０に型締め部４０が連通可能に設けられている。また、型締め部４０には、金型６０が設けられる。   Hereinafter, the injection molding machine 100 according to the present embodiment will be described. In the injection molding machine 100 according to the present embodiment, a vertically arranged barrel unit 20 is connected to a hopper 12 of a molding material charging unit 10. A cylinder part 30 is provided below the vertically arranged barrel part 20, and a mold clamping part 40 is provided in the cylinder part 30 so as to communicate therewith. The mold clamping unit 40 is provided with a mold 60.

射出成形機１００の成形材料投入部１０の溶解炉１１は、特に種類は問わず、電気加熱炉、高周波誘導炉あるいは電磁誘導加熱炉等からなる。溶解炉１１は、ホッパー１２に連通されており、場合によっては、機械式あるいは電磁ポンプ等の装置を介してホッパー１２に接続される。。ホッパー１２は、溶解炉１１で溶解された金属溶湯を受け入れてこれを溶融状態で貯溜するものである。また、ホッパー１２には、溶湯温度を均一に保つために加熱ヒータ等の温度制御手段が設けられている。さらにホッパー１２内には、アルゴン等の不活性ガスが充満されており、金属溶湯の湯面を不活性ガスでシールするようにしている。なお、必要によりホッパー１２内の金属溶湯を攪拌する攪拌装置を設けて、攪拌作用を付与してもよい。このホッパー１２の下端開口部はバレル２１の供給口２８に連通されている。   The melting furnace 11 of the molding material input unit 10 of the injection molding machine 100 is not particularly limited, and includes an electric heating furnace, a high frequency induction furnace, an electromagnetic induction heating furnace, or the like. The melting furnace 11 communicates with the hopper 12 and is connected to the hopper 12 through a device such as a mechanical type or an electromagnetic pump in some cases. . The hopper 12 receives the molten metal melted in the melting furnace 11 and stores it in a molten state. The hopper 12 is provided with temperature control means such as a heater in order to keep the molten metal temperature uniform. Further, the hopper 12 is filled with an inert gas such as argon, and the molten metal surface of the molten metal is sealed with the inert gas. In addition, you may provide the stirring apparatus which stirs the molten metal in the hopper 12 if needed, and may provide a stirring action. The lower end opening of the hopper 12 communicates with the supply port 28 of the barrel 21.

実質的に縦向きに配置された垂直配置バレル部２０のバレル２１の上部には、金属溶湯が供給される供給口２８が設けられる。バレル２１の内部には、回転自在で、かつバレル２１軸方向に進退自在のスクリュ２２が設けられる。このスクリュ２２が後退することによってバレル２１内下部に貯留部２３が形成される。   A supply port 28 to which a molten metal is supplied is provided at the upper portion of the barrel 21 of the vertically arranged barrel portion 20 arranged substantially vertically. Inside the barrel 21, there is provided a screw 22 that is rotatable and can advance and retreat in the axial direction of the barrel 21. As the screw 22 moves backward, a storage portion 23 is formed in the lower portion of the barrel 21.

また、バレル２１の上端には駆動モーター２６が直結され、この駆動モーター２６の駆動軸には、バレル２１の内部に回転自在に挿通されたスクリュ２２の上端が連結されていて、このスクリュ２２は、その下端がバレル２１内で自由端となるように片持ち状に配置されている。   A drive motor 26 is directly connected to the upper end of the barrel 21, and an upper end of a screw 22 that is rotatably inserted into the barrel 21 is connected to a drive shaft of the drive motor 26. The lower end of the barrel 21 is a free end, and is arranged in a cantilever manner.

駆動モーター２６の上部には上下方向に出退するシリンダロッド２９を有するスクリュ用油圧シリンダ２７が接続され、このスクリュ用油圧シリンダ２７のシリンダロッド２９に駆動モーター２６が直結されている。このため、本実施形態のスクリュ押出し機では、スクリュ用油圧シリンダ２７のシリンダロッド２９を下方に突出することにより駆動モーター２６を介してスクリュ２２を軸方向下方に移動させ、これにより、バレル２１内の下端部に溜まっている半凝固スラリーを外部に押し出すことができるようになっている。   A screw hydraulic cylinder 27 having a cylinder rod 29 protruding and retracted in the vertical direction is connected to the upper portion of the drive motor 26, and the drive motor 26 is directly connected to the cylinder rod 29 of the screw hydraulic cylinder 27. For this reason, in the screw extruder of this embodiment, the screw 22 is moved downward in the axial direction via the drive motor 26 by projecting the cylinder rod 29 of the screw hydraulic cylinder 27 downward. The semi-solid slurry accumulated at the lower end of the tube can be pushed out.

バレル２１の外周面は冷却手段２４で覆われている。この冷却手段２４は、上下方向に分離された複数の温度制御ジャケット２４ａよりなる。そして、この温度制御ジャケット２４ａによって、バレル２１内の金属溶湯が液相温度以下でかつ固相温度以上の温度範囲になるように冷却できるようになっている。例えば、金属溶湯がマグネシウムを主体とするＡＺ９１Ｄ合金の場合、温度範囲は４６９℃以上５９５℃以下である。   The outer peripheral surface of the barrel 21 is covered with cooling means 24. The cooling means 24 includes a plurality of temperature control jackets 24a separated in the vertical direction. The temperature control jacket 24a can cool the molten metal in the barrel 21 to a temperature range below the liquid phase temperature and above the solid phase temperature. For example, when the molten metal is an AZ91D alloy mainly composed of magnesium, the temperature range is 469 ° C. or more and 595 ° C. or less.

なお、バレル２１内の金属溶湯を高精度に温度制御するために、冷却手段２４の各温度制御ジャケット２４ａは加熱機能も兼ね備えている。   In order to control the temperature of the molten metal in the barrel 21 with high accuracy, each temperature control jacket 24a of the cooling means 24 also has a heating function.

また、スクリュ用油圧シリンダ２７は、軸方向上方に移動した際に、バレル２１内下部に少なくとも成形品体積（射出容量）よりも大きな容積の貯留部２３が形成できるように構成されている。さらに、この貯留部２３を形成する位置から連通流路２５を閉止可能な位置まで移動するのに十分なストロークを有している。バレル２１の下端に設けられた連通流路２５を介してシリンダ部３０が接続される。   Further, the screw hydraulic cylinder 27 is configured such that, when moved upward in the axial direction, the storage portion 23 having a volume larger than at least the molded product volume (injection capacity) can be formed in the lower portion of the barrel 21. Furthermore, it has a sufficient stroke to move from the position where the storage portion 23 is formed to a position where the communication flow path 25 can be closed. The cylinder part 30 is connected via a communication channel 25 provided at the lower end of the barrel 21.

シリンダ部３０には、前方（下流）にバルブ装置３６を備えたノズル部３５を有するシリンダ３１と、シリンダ３１内部でシリンダ３１の軸に沿って進退移動自在なプランジャ３２とが設けられる。このプランジャ３２が後退することによってシリンダ３１内部前方に計量部３４が形成され、プランジャ３２が前進することによって半凝固スラリーがノズル部３５から射出される。この計量部３４の容積は、成形品を得るのに必要な容量となるようプランジャ３２の後退量により適宜設定することができる。   The cylinder portion 30 is provided with a cylinder 31 having a nozzle portion 35 provided with a valve device 36 on the front side (downstream), and a plunger 32 that can move forward and backward along the axis of the cylinder 31 inside the cylinder 31. As the plunger 32 moves backward, a metering portion 34 is formed in front of the cylinder 31, and as the plunger 32 moves forward, semi-solid slurry is injected from the nozzle portion 35. The volume of the measuring unit 34 can be appropriately set according to the retraction amount of the plunger 32 so as to have a capacity necessary for obtaining a molded product.

また、このプランジャ用油圧シリンダ３７は、計量部３４を形成する位置からプランジャ３２が前進することによりシリンダ３１の先端部近傍に接続された連通流路２５を閉止可能な位置まで移動するのに十分なストロークを有している。   The plunger hydraulic cylinder 37 is sufficient to move the communication flow path 25 connected to the vicinity of the tip of the cylinder 31 to a position where the plunger 31 can be closed when the plunger 32 moves forward from the position where the measuring portion 34 is formed. Has a good stroke.

プランジャ３２は、プランジャ用油圧シリンダ３７の油圧力で駆動する。なお、プランジャ用油圧シリンダ３７には、油圧制御装置５０（図示せず）が連通される。なお、ノズル部３５近傍に設けられたバルブ装置３６は、射出時以外では閉じた状態となっている。   The plunger 32 is driven by the hydraulic pressure of the plunger hydraulic cylinder 37. The plunger hydraulic cylinder 37 is connected to a hydraulic control device 50 (not shown). Note that the valve device 36 provided in the vicinity of the nozzle portion 35 is in a closed state except during injection.

型締め部４０には、基台４１上に立設されたリンクハウジング４２と、このリンクハウジング４２に水平方向のタイバー４３を介して固定された固定盤４４と、この固定盤４４に固定された固定金型６１と、タイバー４３に対して摺動自在に貫通支持された可動盤４５と、固定金型６１に対して水平方向に開閉自在となるよう可動盤４５に固定された移動金型６２とが設けられている。   The mold clamping unit 40 includes a link housing 42 erected on a base 41, a fixed plate 44 fixed to the link housing 42 via a horizontal tie bar 43, and fixed to the fixed plate 44. A fixed die 61, a movable platen 45 slidably supported with respect to the tie bar 43, and a movable die 62 fixed to the movable platen 45 so as to be openable and closable with respect to the fixed die 61 in the horizontal direction. And are provided.

リンクハウジング４２の外面中央部には型締めシリンダ４６が固定され、この型締めシリンダ４６のシリンダロッド４７の先端は可動盤４５の中央部に連結されている。このリンクハウジング４２と可動盤４５とは、接近したときに折り畳まれかつ離反したときに水平方向にほぼ一直線に並ぶ複数のリンク４８で連結されている。   A mold clamping cylinder 46 is fixed to the center of the outer surface of the link housing 42, and the tip of the cylinder rod 47 of the mold clamping cylinder 46 is connected to the center of the movable platen 45. The link housing 42 and the movable platen 45 are connected by a plurality of links 48 that are folded when approaching and separated in a horizontal direction when separated.

可動盤４５のリンクハウジング４２側の側面には押出しシリンダ４９ａが設けられ、この押出しシリンダ４９ａの押出しロッド４９ｂは可動盤４５を貫通して移動金型６２の製品突出し機構に連結されている。   An extrusion cylinder 49 a is provided on the side surface of the movable platen 45 on the side of the link housing 42, and an extrusion rod 49 b of the extrusion cylinder 49 a passes through the movable platen 45 and is connected to a product protruding mechanism of the movable mold 62.

したがって、この型締め部４０では、型締めシリンダ４６のシリンダロッド４７を突出させて複数のリンク４８を一直線上に伸びた状態にし、この複数のリンク４８の突っ張り状態とすることにより、移動金型６２を固定金型６１に対して強力に押圧できるようになっている。また、製品の離型は、押出しシリンダ４９ａの押出しロッド４９ｂを突出させて製品突出し機構を作動させることにより行なっている。   Therefore, in the mold clamping unit 40, the cylinder rod 47 of the mold clamping cylinder 46 is protruded so that the plurality of links 48 extend in a straight line, and the plurality of links 48 are stretched, thereby moving the mold. 62 can be strongly pressed against the fixed mold 61. Further, the product release is performed by operating the product projecting mechanism by projecting the push rod 49b of the push cylinder 49a.

次いで、この射出成形機１００の動作と軽合金の射出成形方法について説明する。   Next, the operation of the injection molding machine 100 and the light alloy injection molding method will be described.

まず、溶解炉１１に投入された金属インゴット（あるいはペレット）は溶解され、金属溶湯の状態でホッパー１２内送られる。ホッパー１２内の金属溶湯は、ホッパー１２に設けられた加熱ヒータ等の温度制御手段によって、均一の温度に保たれている。金属溶湯は、ガスシールされた状態でバレル２１の供給口２８に供給され、各温度制御ジャケット２４ａによって液相温度以下でかつ固相温度以上に冷却されて樹枝状晶に成長する。この樹枝状晶は回転するスクリュ２２の剪断作用によって攪拌破砕し、均一で、微細な結晶粒が生成されて半凝固スラリーに遷移する。   First, the metal ingot (or pellets) charged into the melting furnace 11 is melted and fed into the hopper 12 in the form of a molten metal. The molten metal in the hopper 12 is kept at a uniform temperature by temperature control means such as a heater provided in the hopper 12. The molten metal is supplied to the supply port 28 of the barrel 21 in a gas-sealed state, and is cooled below the liquid phase temperature and above the solid phase temperature by each temperature control jacket 24a to grow into dendritic crystals. This dendritic crystal is agitated and crushed by the shearing action of the rotating screw 22, and uniform and fine crystal grains are generated and transition to a semi-solid slurry.

この場合、プランジャ射出装置３３のプランジャ３２は、連通流路２５を閉止する位置まで前進している。そして、スクリュ押出し機のスクリュ２２が後退することによって、スクリュ２２と連通流路２５との間に貯留部２３が形成され、半凝固スラリーが、この貯留部２３に貯留される。   In this case, the plunger 32 of the plunger injection device 33 has advanced to a position where the communication channel 25 is closed. Then, by retracting the screw 22 of the screw extruder, a storage portion 23 is formed between the screw 22 and the communication flow path 25, and the semi-solid slurry is stored in the storage portion 23.

スクリュ２２は、回転を止めて後退するものであっても、回転しながら後退するもののいずれであっても良い。後退時はスムーズに半凝固スラリーを下方に流動させながら成形品体積よりも大きな容積の貯留部２３において１次計量が行われる。なお、このとき、スクリュ２２の先端部にはチェックリング等の逆流防止手段を設けることが好ましく、逆流防止手段を設けることにより、正確な１次計量を行なうことができる。   The screw 22 may be either one that stops rotating and moves backward, or one that moves backward while rotating. At the time of retreat, the primary measurement is performed in the storage portion 23 having a volume larger than the molded product volume while smoothly flowing the semi-solidified slurry downward. At this time, it is preferable to provide a backflow prevention means such as a check ring at the tip of the screw 22. By providing the backflow prevention means, accurate primary measurement can be performed.

次いで、連通流路２５を開放させてプランジャ３２を後退させると同時に、スクリュ２２を前進させる。そして、プランジャ３２が成形品体積に応じて設定された所定の位置になるまで後退する間、スクリュ２２による加圧力を作用させながら半凝固スラリーをシリンダ３１の前方に形成される計量部３４に正圧をかけながら圧入することによって２次計量される。   Next, the communication channel 25 is opened to retract the plunger 32, and at the same time, the screw 22 is advanced. Then, while the plunger 32 moves back to a predetermined position set according to the volume of the molded product, the semi-solid slurry is applied to the measuring unit 34 formed in front of the cylinder 31 while applying the pressure by the screw 22. Secondary weighing is performed by press-fitting while applying pressure.

圧入による計量が完了すると、スクリュ２２の突端の円錐台部分により連通流路２５が閉止され、計量部３４からの半凝固スラリーの逆流が防止される。なお、スクリュ２２の突端の円錐台形状の部分は、連通流路を確実に閉止できるよう、その直前の部分または貯留部先端のテーパ部よりもテーパが小さく設定されている、また、計量の際、プランジャ射出装置３３のシリンダ３１の先端のノズル部３５は、バルブ装置３６によって閉止されている。   When the metering by press-fitting is completed, the communication channel 25 is closed by the truncated cone portion of the projecting end of the screw 22, and the backflow of the semi-solid slurry from the metering unit 34 is prevented. Note that the truncated cone-shaped portion of the protruding end of the screw 22 is set to have a smaller taper than the portion immediately before or the tapered portion at the tip of the storage portion so that the communication flow path can be reliably closed. The nozzle portion 35 at the tip of the cylinder 31 of the plunger injection device 33 is closed by a valve device 36.

こうして、２次計量が完了した後、ノズル部３５のバルブ装置３６を開放するとともにプランジャ３２を前進させることにより半凝固スラリーを金型６０内（図１参照）に射出し一定形状の成形体の成形が行なわれる。   In this way, after the secondary metering is completed, the valve device 36 of the nozzle part 35 is opened and the plunger 32 is advanced to inject the semi-solid slurry into the mold 60 (see FIG. 1). Molding is performed.

次いで、本発明に係る射出成形機１００のバレル部２０について説明する。図２は、図１のバレル部２０の下端部の拡大模式図であり、図３はスクリュ２２の先端（下端）形状の拡大図である。いずれの図においても、より正確な計量をするために逆流防止手段としてチェックリングを設けている。   Next, the barrel part 20 of the injection molding machine 100 according to the present invention will be described. 2 is an enlarged schematic view of the lower end portion of the barrel portion 20 of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of the tip (lower end) shape of the screw 22. In any of the figures, a check ring is provided as a backflow prevention means in order to measure more accurately.

図２に示すバレル部２０は、バレル２１、スクリュ２２、貯留部２３、複数の温度制御ジャケット２４ａ、連通流路２５を含む。また、バレル２１の周囲に温度制御ジャケット２４ａが設けられ、バレル２１内の円柱状空間内にスクリュ２２が設けられる。   The barrel part 20 shown in FIG. 2 includes a barrel 21, a screw 22, a storage part 23, a plurality of temperature control jackets 24a, and a communication channel 25. Further, a temperature control jacket 24 a is provided around the barrel 21, and a screw 22 is provided in a cylindrical space in the barrel 21.

図３に示すように、スクリュ２２は、攪拌翼部２２０、逆流防止部２２１およびスクリュヘッド部（スクリュ先端部）２２２を含む。攪拌翼部２２０はスクリュ２２の軸に対して螺旋状翼２２０ａを含み、逆流防止部２２１は逆流防止用のリング（チェックリング２２１ｂ）を含み、スクリュヘッド部（スクリュ先端部）２２２はスクリュ２２の軸の先端部に対して設けられた攪拌翼よりリードの大きい螺旋状の掻取翼２２２ａを含む。   As shown in FIG. 3, the screw 22 includes a stirring blade part 220, a backflow prevention part 221, and a screw head part (screw tip part) 222. The stirring blade portion 220 includes a spiral blade 220 a with respect to the axis of the screw 22, the backflow prevention portion 221 includes a backflow prevention ring (check ring 221 b), and a screw head portion (screw tip portion) 222 is provided on the screw 22. It includes a spiral scraping blade 222a having a larger lead than the stirring blade provided for the tip of the shaft.

図２に示す複数の温度制御ジャケット２４ａによりバレル２１の周囲の温度が液相温度以下でかつ固相温度以上に調整される。それにより、供給口２８を介して投入された金属溶湯が、樹枝状晶に成長する。そして、成長した樹枝状晶が攪拌翼部２２０の螺旋状翼２２０ａにより攪拌破砕されて、均一で微細な結晶粒が形成され半凝固スラリーとなる。   The temperature around the barrel 21 is adjusted below the liquid phase temperature and above the solid phase temperature by a plurality of temperature control jackets 24a shown in FIG. Thereby, the molten metal supplied through the supply port 28 grows into dendritic crystals. The grown dendritic crystals are stirred and crushed by the spiral blade 220a of the stirring blade 220, and uniform and fine crystal grains are formed to form a semi-solid slurry.

図２に示すように、スクリュ用油圧シリンダ２７によりスクリュ２２が軸方向上方に移動された際、貯留部２３が形成される。この貯留部２３の下方には、連通流路２５が設けられており、その連通流路２５に至るまでの部分にテーパ部２１ａが設けられている。   As shown in FIG. 2, when the screw 22 is moved upward in the axial direction by the screw hydraulic cylinder 27, the storage portion 23 is formed. A communication channel 25 is provided below the storage unit 23, and a tapered portion 21 a is provided in a portion up to the communication channel 25.

次いで、図４はバレル部２０内のスクリュ２２の動作を示す図である。図４は、図２に示したバレル部２０内の状態となるようにスクリュ用油圧シリンダ２７によりスクリュ２２が矢印Ｙ１の方向（図４参照）に移動する前の状態を示す図である。   Next, FIG. 4 is a view showing the operation of the screw 22 in the barrel portion 20. FIG. 4 is a diagram showing a state before the screw 22 is moved in the direction of the arrow Y1 (see FIG. 4) by the screw hydraulic cylinder 27 so as to be in the state of the barrel portion 20 shown in FIG.

上述したように、半凝固スラリーは、逆流防止部２２１の逆流防止用リングおよびバレル２１の内周面の間を通過して貯留部２３に貯蓄される。そして、図２に示すように、スクリュ用油圧シリンダ２７によりスクリュ２２が矢印Ｙ２の方向（下方）に移動されるとともにプランジャ３２がＸ方向へ後退される。その結果、貯留部２３に蓄積されていた半凝固スラリーが連通流路２５からシリンダ部３０へ送られる。   As described above, the semi-solid slurry passes between the backflow prevention ring of the backflow prevention unit 221 and the inner peripheral surface of the barrel 21 and is stored in the storage unit 23. Then, as shown in FIG. 2, the screw 22 is moved in the direction of arrow Y2 (downward) by the screw hydraulic cylinder 27 and the plunger 32 is retracted in the X direction. As a result, the semi-solid slurry accumulated in the storage unit 23 is sent from the communication channel 25 to the cylinder unit 30.

スクリュ２２が矢印Ｙ２の方向に移動した場合、スクリュ２２の稜線Ｒと、バレル部２０の貯留部２３に設けられたテーパ部２１ａとの間には、隙間（空間）が設けられる。仮にこの隙間を設けないとすると、スクリュ２２の稜線Ｒとバレル部２０内のテーパ部２１ａとの衝突が生じる。またはスクリュ２２の回転動作がテーパ部２１形状による摩擦抵抗の増加の障害が生じるため、その問題を回避するために隙間が設けられている。貯留部におけるこの隙間に対応する部分の内壁に半凝固スラリーが堆積する。   When the screw 22 moves in the direction of the arrow Y2, a gap (space) is provided between the ridgeline R of the screw 22 and the tapered portion 21a provided in the storage portion 23 of the barrel portion 20. If this gap is not provided, a collision between the ridgeline R of the screw 22 and the tapered portion 21a in the barrel portion 20 occurs. Or since the obstacle of the increase in frictional resistance caused by the shape of the tapered portion 21 occurs in the rotational operation of the screw 22, a gap is provided to avoid the problem. Semi-solid slurry accumulates on the inner wall of the reservoir corresponding to this gap.

図５は、図４のバレル部２０の一部を示す模式的拡大図である。図５（ａ）は従来のスクリュを使用した状態を示し、図５（ｂ）は本発明に係る図３のスクリュ２２を使用した状態を示す。   FIG. 5 is a schematic enlarged view showing a part of the barrel portion 20 of FIG. FIG. 5A shows a state where a conventional screw is used, and FIG. 5B shows a state where the screw 22 of FIG. 3 according to the present invention is used.

図５（ａ）に示すように、従来のスクリュ２２においては、逆流防止部２２１ｂの上方（上流側）に攪拌翼部２２０ａが設けられ、逆流防止部２２１ｂの下方（下流側）に軸直角断面が円形状を有する凸部（スクリュヘッド部）２２２ｂが設けられる。   As shown in FIG. 5A, in the conventional screw 22, a stirring blade part 220a is provided above (upstream side) the backflow prevention part 221b, and a cross section perpendicular to the axis is provided below (downstream side) the backflow prevention part 221b. Is provided with a convex portion (screw head portion) 222b having a circular shape.

スクリュを上昇した場合、半凝固スラリーＨＳが、バレル２１の下方に形成されたテーパ部２１Ｐと、凸部２２２ｂの周面との間に形成された貯留部に貯留される。このとき、半凝固スラリーは壁面に沿って大きな堆積物となり固相粒が生じる。スクリュを下降させても固相粒は残っており、時間の経過とともに肥大化して堆積する。その結果、スクリュ２２の回転動作に影響が出る場合がある。また、その他にも、堆積して大きくなった半凝固スラリーの塊が下流において成形材料の流動を阻止したりする場合がある。さらには、結晶粒径の大きくなった半凝固スラリーが、成形品に混入され成形不良として現れたりする場合もある。   When the screw is raised, the semi-solid slurry HS is stored in a storage portion formed between the tapered portion 21P formed below the barrel 21 and the peripheral surface of the convex portion 222b. At this time, the semi-solidified slurry becomes a large deposit along the wall surface and solid phase grains are generated. Even if the screw is lowered, the solid phase grains remain and become enlarged and deposited over time. As a result, the rotational operation of the screw 22 may be affected. In addition, in some cases, the lump of semi-solidified slurry that has accumulated and prevented the molding material from flowing downstream. Furthermore, a semi-solid slurry having a large crystal grain size may be mixed into a molded product and appear as a molding defect.

一方、図５（ｂ）に示すように、本発明に係るスクリュ２２は、図５（ａ）の凸部２２２ｂに対応する位置に攪拌翼よりも大きなリードの螺旋翼からなる掻取翼２２２ａが設けられている。その結果、スクリュ２２が回転することにより、スクリュの先端部にあたるスクリュヘッド部（先端部）２２２が貯留部の内壁を掃くように回転するとともに、その掻取翼２２２ａの稜線Ｒがテーパ部２１ａに沿って回転することにより、内壁とテーパ部２１ａとの間に堆積されたされた半凝固スラリーが掻き取られ、攪拌される。その結果、半凝固スラリーの堆積と、固相粒の成長を効果的に防止することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 5B, the screw 22 according to the present invention has a scraping blade 222a composed of a spiral blade of a lead larger than the stirring blade at a position corresponding to the convex portion 222b of FIG. Is provided. As a result, when the screw 22 rotates, the screw head portion (tip portion) 222 corresponding to the tip portion of the screw rotates so as to sweep the inner wall of the storage portion, and the ridge line R of the scraping blade 222a becomes the taper portion 21a. By rotating along, the semi-solid slurry deposited between the inner wall and the taper portion 21a is scraped and stirred. As a result, it is possible to effectively prevent the deposition of semi-solid slurry and the growth of solid phase grains.

以上のことにより、一実施の形態にかかる射出成形機１００においては、攪拌翼よりリードの大きい送り方向へ捩れた掻取翼２２２ａによりバレル２１内先端部の半凝固スラリーが掻き取られ攪拌され、バレル２１内先端部の内壁に半凝固スラリーが長期に渡って堆積されないので、スクリュ２２等の機器を正常に動作させることができる。   As described above, in the injection molding machine 100 according to the embodiment, the semi-solid slurry at the tip of the barrel 21 is scraped and stirred by the scraping blade 222a twisted in the feed direction in which the lead is larger than the stirring blade, Since the semi-solid slurry is not accumulated on the inner wall of the inner end portion of the barrel 21 for a long period of time, the device such as the screw 22 can be operated normally.

さらに、スクリュヘッド部（スクリュ先端部）２２２の稜線Ｒがバレル２１のテーパ部２１ａに沿って回転する部位（稜線Ｒ）を備えているので、テーパ部２１ａに堆積する半凝固スラリーを容易に掻き取ることができる。   Furthermore, since the ridgeline R of the screw head portion (screw tip portion) 222 has a portion (ridgeline R) that rotates along the tapered portion 21a of the barrel 21, the semi-solid slurry deposited on the tapered portion 21a is easily scraped. Can be taken.

上記一実施の形態においては、金属溶湯および半凝固スラリーが軽金属または軽合金の成形材料に相当し、バレル部２０が攪拌部に相当し、射出成形機１００が射出成形機に相当し、バレル２１が攪拌室に相当し、スクリュ２２がスクリュに相当し、温度調節ジャケット２４ａが温度調整装置に相当し、逆流防止部２２１ｂが逆流防止部に相当し、攪拌翼部２２０ａが攪拌翼に相当し、掻取翼２２２ａが掻取翼に相当し、テーパ部２１ａがテーパ形状に相当し、掻取翼の稜線Ｒが掻取翼の稜線に相当する。   In the above embodiment, the molten metal and the semi-solid slurry correspond to the molding material of light metal or light alloy, the barrel portion 20 corresponds to the stirring portion, the injection molding machine 100 corresponds to the injection molding machine, and the barrel 21. Corresponds to the stirring chamber, the screw 22 corresponds to the screw, the temperature adjustment jacket 24a corresponds to the temperature adjustment device, the backflow prevention part 221b corresponds to the backflow prevention part, the stirring blade part 220a corresponds to the stirring blade, The scraping blade 222a corresponds to a scraping blade, the tapered portion 21a corresponds to a tapered shape, and the ridge line R of the scraping blade corresponds to a ridge line of the scraping blade.

本発明は、上記の好ましい一実施の形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。   Although the present invention has been described in the above-described preferred embodiment, the present invention is not limited thereto. It will be understood that various other embodiments may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Furthermore, in this embodiment, although the effect | action and effect by the structure of this invention are described, these effect | actions and effects are examples and do not limit this invention.

本発明に係る一実施の形態の射出成形機の一例を示す模式図The schematic diagram which shows an example of the injection molding machine of one embodiment which concerns on this invention 図１のバレル部の下端部の拡大模式図Fig. 1 is an enlarged schematic view of the lower end portion of the barrel portion in Fig. 1. スクリュの先端（下端）形状の拡大図Enlarged view of screw tip (bottom) shape バレル部内のスクリュ２２の動作を示す図The figure which shows operation | movement of the screw 22 in a barrel part 図４のバレル部の一部を示す模式的拡大図Schematic enlarged view showing a part of the barrel portion of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

２０ バレル部
２１ バレル
２２ スクリュ
２４ａ 温度調節ジャケット
１００ 射出成形機
２２１ｂ チェックリング
２２０ａ 攪拌翼
２２２ａ 掻取翼
２１ａ テーパ部
Ｒ 掻取翼の部位の稜線 20 barrel portion 21 barrel 22 screw 24a temperature control jacket 100 injection molding machine 221b check ring 220a stirring blade 222a scraping blade 21a taper portion R edge of scraping blade

Claims (7)

軽金属または軽合金の成形材料を攪拌する攪拌部を設けた射出成形機であって、
前記攪拌部は、
成形材料を攪拌するための攪拌室と、
前記攪拌室内に設けられた軸回転可能なスクリュと、
前記攪拌室の周囲に設けられ、間接的に成形材料の温度を冷却させて前記成形材料を半凝固スラリー状態に変移させることができる温度調整装置とを含み、
前記スクリュは、
前記成形材料を攪拌しつつ下流側へ搬送する攪拌翼と、
スクリュ先端部と対面する前記攪拌室の内壁から成形材料を掻取り可能な掻取翼とを備えたことを特徴とする射出成形機。 An injection molding machine provided with a stirring unit for stirring a light metal or light alloy molding material,
The stirring unit is
A stirring chamber for stirring the molding material;
An axially rotatable screw provided in the stirring chamber;
A temperature adjusting device provided around the stirring chamber and capable of indirectly cooling the temperature of the molding material to change the molding material into a semi-solid slurry state;
The screw is
A stirring blade for transporting the molding material to the downstream side while stirring,
An injection molding machine comprising: a scraping blade capable of scraping a molding material from an inner wall of the stirring chamber facing a screw tip. 前記攪拌部は、
実質的に縦向きに配置されたことを特徴とする請求項１記載の射出成形機。 The stirring unit is
2. The injection molding machine according to claim 1, wherein the injection molding machine is arranged substantially vertically. 前記掻取翼は
前記成形材料を下流へ送る方向へ螺旋状に捩れて形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の射出成形機。 The injection molding machine according to claim 1 or 2, wherein the scraping blade is formed by being spirally twisted in a direction in which the molding material is sent downstream. 前記攪拌室の内壁の一部は、
テーパ形状からなり、
前記掻取翼は、
前記掻取翼の稜線が前記テーパ形状に沿う部位を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の射出成形機。 A part of the inner wall of the stirring chamber is
Consists of a taper shape
The scraping wing is
The injection molding machine according to any one of claims 1 to 3, wherein a ridge line of the scraping blade includes a portion along the tapered shape. 液相線温度と固相線温度との温度範囲内で軽金属または軽合金の成形材料を攪拌する攪拌部を備えた射出成形機に用いられ、前記攪拌部の攪拌室内に軸回転可能に設けられる射出成形機のスクリュにおいて、
前記スクリュは前記成形材料を攪拌する攪拌翼と、スクリュ先端部と対面する攪拌室内壁から成形材料を掻取り可能な掻取翼とを備えたことを特徴とする射出成形機のスクリュ。 Used in an injection molding machine equipped with a stirrer that stirs a light metal or light alloy molding material within a temperature range between a liquidus temperature and a solidus temperature, and is provided in an agitating chamber of the agitating unit so as to be axially rotatable In the screw of injection molding machine,
The screw of an injection molding machine, comprising: a stirring blade for stirring the molding material; and a scraping blade capable of scraping the molding material from a stirring chamber wall facing the screw tip. 前記掻取翼は、成形材料を下流側へ搬送する方向に捩れていることを特徴とする請求項５記載の射出成形機のスクリュ。   6. The screw of an injection molding machine according to claim 5, wherein the scraping blade is twisted in a direction in which the molding material is conveyed downstream. 前記掻取翼は、前記攪拌翼よりもリードを大きく設定されていることを特徴とする請求項６記載の射出成形機のスクリュ。   The screw of the injection molding machine according to claim 6, wherein the scraping blade has a larger lead than the stirring blade.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107022731A (en) * 2017-04-25 2017-08-08 昆明理工大学 A kind of device for preparing semi solid slurry and carrying out surface coating

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