JP3067126B2 - Injection molding method for molding equipment - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウムおよびア
ルミニウム合金、あるいは、マグネシウムおよびマグネ
シウム合金など比較的低融点の物質を溶融状態、半凝固
状態あるいは凝固状態で金型内に射出流動圧入（以後射
出と呼ぶ）して、所望の形状の製品を得るためのダイカ
ストマシン、スクイズキャストマシンなどの成形装置の
射出成形方法に係り、特に薄肉部分を有する成形品を対
象にガス巻き込みのない稠密な良質の成形品が得られる
成形装置の射出成形方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an injection flow press (hereinafter referred to as "injection") of a material having a relatively low melting point, such as aluminum and aluminum alloy, or magnesium and magnesium alloy, in a molten state, semi-solid state or solidified state. The present invention relates to an injection molding method of a molding device such as a die casting machine or a squeeze cast machine for obtaining a product having a desired shape. The present invention relates to an injection molding method of a molding apparatus for obtaining a molded product.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ダイカストマシンとは、例えば、アルミ
合金やマグネシウム合金を溶解炉で加熱して溶融状態
（以後溶湯と呼ぶ）にし、図１６に示すシリンダ内に注
ぎ射出ピストン６Ａにより所望の形状の金型キャビティ
３内に溶湯を注入し、冷却固化後金型を機械的に分割面
より開いて製品を取り出すことを繰り返すことにより、
アルミ合金製品やマグネシウム合金製品を量産できる装
置である。射出ピストン６Ａおよび射出シリンダ６（５
をスリーブと呼ぶ）の方向が水平方向のものを横鋳込
み、垂直方向のものを縦鋳込みと呼んでいる。また金型
の割面が水平に開くタイプを横型締め、垂直に開くタイ
プを縦型締めと呼んでいる。これらの組み合わせで横型
締め縦鋳込みタイプなどと呼んでいるが、従来から最も
多いのは横型締め横鋳込みタイプ（以後横型と呼ぶ）と
縦型締め縦鋳込みタイプ（以後縦型と呼ぶ）である。2. Description of the Related Art A die casting machine is, for example, a method in which an aluminum alloy or a magnesium alloy is heated in a melting furnace to be in a molten state (hereinafter referred to as molten metal), poured into a cylinder shown in FIG. By repeatedly injecting a molten metal into the mold cavity 3 and mechanically opening the mold from the dividing surface after cooling and solidifying to take out the product,
This device can mass-produce aluminum alloy products and magnesium alloy products. The injection piston 6A and the injection cylinder 6 (5
The horizontal direction is called horizontal casting, and the vertical direction is called vertical casting. The type in which the split surface of the mold opens horizontally is called horizontal clamping, and the type in which it opens vertically is called vertical clamping. These combinations are referred to as a horizontal clamping vertical casting type or the like, but the most common types are a horizontal clamping horizontal casting type (hereinafter referred to as a horizontal type) and a vertical clamping vertical casting type (hereinafter referred to as a vertical type).

【０００３】横型の場合は、図１７に示すように、構造
上スリーブ５の上半分にガス溜まりが存在し、射出ピス
トン６Ａが高速に移動した場合、スリーブ５上部のガス
を巻き込んで成形品に封じ込んでしまうので、製品の機
械的強度の低下をもたらす。また、加熱するとブリスタ
（局部的な膨らみ）が発生するので熱処理ができない。
また、金型内のガスの逃げが間に合わない場合もガスの
巻き込みが避けられない。さらに、スリーブ５から金型
キャビティ３へ通じる経路（以後ゲート７と呼ぶ）で溶
湯が高速に噴射すると、金型内のガスを巻き込みやすく
なる。したがって、射出ピストン６Ａの速度は溶湯の先
端がスリーブ５およびゲート７を通過する時は低速度と
し、その後金型の形状に応じて増速しているのが普通で
ある。また凝固しないうちに射出を完了しなければなら
ないので、低速射出にも限界がある。In the case of the horizontal type, as shown in FIG. 17, there is a gas reservoir in the upper half of the sleeve 5 due to its structure. When the injection piston 6A moves at a high speed, the gas in the upper part of the sleeve 5 is drawn into the molded product. The sealing results in a reduction in the mechanical strength of the product. Further, when heated, blisters (local swelling) are generated, so that heat treatment cannot be performed.
In addition, when the gas in the mold cannot escape in time, entrainment of the gas is inevitable. Further, when the molten metal is jetted at a high speed along a path (hereinafter referred to as a gate 7) from the sleeve 5 to the mold cavity 3, the gas in the mold is easily entrained. Therefore, the speed of the injection piston 6A is normally low when the tip of the molten metal passes through the sleeve 5 and the gate 7, and then increased in accordance with the shape of the mold. In addition, since injection must be completed before solidification, low-speed injection is also limited.

【０００４】これに対して縦型では、図１８に示すよう
に給湯時ガスが上方へ抜けやすいのでスリーブ５でのガ
スの巻き込みが回避でき、また湯温を若干高くして低速
で射出することにより、ゲート７や金型内のガスの巻き
込みのない高品質な鋳造品が得られる。したがって、横
型では多少のガスの混入による品質ダウンには目をつぶ
り、高速射出して高生産用として用いられ、縦型は低速
射出してガスを十分逃がした高品質の製品の生産に用い
られている。On the other hand, in the case of the vertical type, as shown in FIG. 18, gas at the time of hot water supply tends to escape upward, so that entrainment of the gas in the sleeve 5 can be avoided, and the temperature of the hot water is slightly increased to inject at low speed. As a result, a high quality casting without gas entrainment in the gate 7 and the mold can be obtained. Therefore, the horizontal type is used to produce high-quality products by injecting at high speed, and the vertical type is used to produce high-quality products by injecting at low speed and sufficiently releasing gas. ing.

【０００５】一般的に前者の方法をダイカスト法（ＤＣ
法）、後者をスクイズキャスト法（ＳＣ法）と呼んでい
る。ダイカスト法およびスクイズキャスト法では材料が
溶湯状態であるのに対して、チクソキャスト法は材料が
半凝固状のブロック状になったものである。近年では、
横型でもスクイズ機と同様な低速射出を行うものが出始
めている。これらの低速射出法の最大の技術的課題はス
リーブ、ゲート、金型内でガスの巻き込みがないように
するため、いかに射出速度を決定するかと言う点にあ
る。In general, the former method is called a die casting method (DC
Method), and the latter is called the squeeze cast method (SC method). In the die casting method and the squeeze casting method, the material is in a molten state, whereas in the thixocasting method, the material is in a semi-solid block shape. in recent years,
Some horizontal-type squeeze machines also perform low-speed injection. The biggest technical problem of these low-speed injection methods is how to determine the injection speed in order to prevent gas entrainment in the sleeve, gate and mold.

【０００６】このようなことから、従来、横型締め横鋳
込みのダイカスト法では、通常射出充填の初期の段階で
は、ゲート速度が０．５〜２ｍ／ｓの低速射出を行い、
溶湯の先端湯面部がゲート部を通過してから後はゲート
速度が３０〜６０ｍ／ｓの高速射出を行っている。一
方、スクイズ法ではスリーブ内におけるモジュール（溶
湯単位体積当りの比表面積）が小さく射出充填時におけ
る溶湯の温度降下がダイカスト法に比べて小さく、溶湯
の凝固に対する安全性が高いので射出速度は低速とする
ことができるため、射出充填開始から射出充填完了まで
ゲート速度が０．５〜２ｍ／ｓの低速射出を行って、そ
れだけ高品質の成形品を得ている。[0006] From the above, conventionally, in the die-casting method of horizontal clamping horizontal casting, in the initial stage of normal injection filling, low-speed injection with a gate speed of 0.5 to 2 m / s is performed.
High-speed injection with a gate speed of 30 to 60 m / s is performed after the tip of the molten metal passes through the gate. On the other hand, in the squeeze method, the module (specific surface area per unit volume of the molten metal) in the sleeve is small, the temperature drop of the molten metal during injection filling is smaller than that in the die casting method, and the safety against solidification of the molten metal is high. Therefore, a low-speed injection with a gate speed of 0.5 to 2 m / s is performed from the start of injection filling to the completion of injection filling, and a high quality molded product is obtained.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、成形品が例
えば２ｍｍ〜４ｍｍ程度の薄肉製品であったり、成形品
の一部に２ｍｍ程度の薄肉部分がある場合の成形におい
ては、ダイカスト法やスクイズ法における上述の射出方
法では金型キャビティ内の薄肉部へ十分な湯回りが期待
できず、そのため鋳造欠陥のない高い強度を保有した成
形品が得られないという難点があった。本発明において
は、こうした薄肉部分を有する成形品を鋳造欠陥なく、
かつ、高強度を有するものとする射出成形方法を提供し
ようとするものである。However, when a molded product is a thin product having a thickness of, for example, about 2 mm to 4 mm, or when a molded product has a thin portion of about 2 mm, a die casting method or a squeezing method is used. In the above-mentioned injection method, sufficient running of the molten metal in the thin portion in the mold cavity cannot be expected, so that a molded product having high strength without casting defects cannot be obtained. In the present invention, a molded article having such a thin portion is produced without casting defects.
Further, an object of the present invention is to provide an injection molding method having high strength.

【０００８】[0008]

【問題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明においては、主要部分が薄肉部分で
形成された成形品を加熱あるいは加圧手段により流動性
をもたせた金属成形材料を略密閉状の金型キャビティ内
に流動圧入して繰り返し生産する成形装置の射出成形方
法であって、あらかじめ金型キャビティ内を流れる溶湯
の流動挙動に関して湯流れ解析手法を介して湯流れシミ
ュレーションを実施し、ガス巻き込みのない健全な成形
品を得るためにキャビティ内層流充填のためのゲート速
度と許容限界充填量との相関を把握しておき、射出充填
開始より該薄肉部分の肉厚に対応する許容限界充填量と
の相関を把握しておき、射出充填開始より該薄肉部分の
肉厚に対応する許容限界充填量に達するまではゲート速
度が０．１〜０．５ｍ／ｓの超低速射出充填を実施し、
該許容限界充填量に達した後はゲート速度が６０〜３６
０ｍ／ｓの超高速射出充填を実施する構成とした。ま
た、第２の発明では、主要部分が薄肉部分で形成された
成形品を加熱あるいは加圧手段により流動性をもたせた
金属成形材料を略密閉状の金型キャビティ内に流動圧入
して繰り返し生産する成形装置の射出成形方法であっ
て、あらかじめ金型キャビティ内を流れる溶湯の流動挙
動に関して湯流れ解析手法を介して湯流れシミュレーシ
ョンを実施し、ガス巻き込みのない健全な成形品を得る
ためにキャビティ内層流充填のためのゲート速度と許容
限界充填量との相関を把握しておき、射出充填開始より
該薄肉部分の肉厚に対応する許容限界充填量との相関な
らびに成形品肉厚と金型キャビティ内湯回り不良防止限
界充填量との相関を把握し、射出充填開始より該薄肉部
分の肉厚に対応する金型キャビティ内許容限界充填量に
達するまではゲート速度が０．１〜０．５ｍ／ｓの超低
速射出充填を実施し、該許容限界充填量に達してから前
記湯回り不良限界充填量に達するまではゲート速度が
０．５〜２ｍ／ｓの低速射出充填とするか２〜６０ｍ／
ｓの高速射出充填とし、該湯回り不良限界充填量に達し
た後から充填完了までは６０〜３６０ｍ／ｓの超高速射
出充填を実施する構成とした。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a metal forming method in which a molded product whose main portion is formed by a thin portion is made to have fluidity by heating or pressurizing means. This is an injection molding method of a molding apparatus for repeatedly producing a material by flow-pressing a material into a substantially closed mold cavity, and simulating the flow behavior of the molten metal flowing in the mold cavity in advance through a molten metal flow analysis method. Gate speed for filling laminar flow in the cavity to obtain a sound molded product without gas entrapment
The correlation between the degree and the allowable limit filling amount is grasped, and the correlation between the thinning part and the allowable limit filling amount corresponding to the thickness of the thin part is grasped from the start of the injection filling. Until the allowable limit filling amount corresponding to the thickness is reached, ultra-low speed injection filling with a gate speed of 0.1 to 0.5 m / s is performed,
After reaching the allowable limit, the gate speed is reduced to 60-36.
It was configured to carry out ultra-high-speed injection filling at 0 m / s. Further, in the second invention, a molded product whose main part is formed of a thin portion is flow-pressed into a substantially closed mold cavity by a metal molding material having fluidity by heating or pressurizing means, and is repeatedly produced. a injection molding method of molding apparatus that, the hot water flow simulation performed through the hot water flow analysis techniques with respect to flow behavior of the melt flowing through the pre-mold cavity, the cavity in order to obtain no gas entrainment healthy moldings Gate speeds and tolerances for inner laminar flow filling.
The correlation with the limit filling amount is grasped, and the correlation with the allowable limit filling amount corresponding to the thickness of the thin portion from the start of the injection filling and the relationship between the molded product thickness and the limit filling amount for preventing run-out failure in the mold cavity. The correlation is grasped, and from the start of the injection filling, an ultra-low-speed injection filling with a gate speed of 0.1 to 0.5 m / s is performed from the start of the injection filling to the allowable limit filling amount in the mold cavity corresponding to the thickness of the thin portion. , or from reaching the tolerable charge until reaching the misruns limit loading gate speed is slow injection filling of 0.5~2m / s 2~60m /
s high-speed injection filling, and the ultra-high-speed injection filling of 60 to 360 m / s is performed from the time when the molten metal running limit limit filling amount is reached until the filling is completed.

【０００９】[0009]

【作用】本発明においては、あらかじめ湯流れ解析手法
により操業時の金型キャビティ内の流動挙動をシミュレ
ーションして、金型キャビティ内に溶湯を射出充填する
際に溶湯の先端湯面部が一様に進行する、いわゆる、層
流充填が進行するに必要な予備充填量に相当する許容充
填量の限界値を肉厚毎に求めておき、操業時に製品最小
肉厚に相当する肉厚の許容限界充填量になるまでは乱流
を起さないよう射出充填はゲート速度が０．１〜０．５
ｍ／ｓの超低速射出充填を実施する。そして、これらの
予備充填量が金型キャビティ内に形成された後は、充填
完了までどのような高速度の射出速度であっても乱流を
起すことなく層流充填が進行し、先端湯面部のガス巻き
込みがないので、できるだけ短時間で充填完了して湯回
り不良を起さないようゲート速度が６０〜３６０ｍ／ｓ
の超高速射出充填を実施して、ガス巻き込みと湯回り不
良の両方を同時に防止した稠密な成形品を得る。第２の
発明では、第１の発明と同様に、湯流れシミュレーショ
ンを実施して、層流充填のための許容限界充填量ととも
に、各肉厚に対する金型キャビティ内湯回り不良防止限
界充填量を把握して、例えば、横軸を肉厚、縦軸を金型
キャビティ内充填量とした直交座標面において、それぞ
れ層流許容限界線と湯回り不良防止限界線とで区分され
る領域に区分された超低速充填領域、複合充填領域なら
びに超高速充填領域を確定し、該区分領域に基づいて射
出充填開始より成形品薄肉部分の肉厚に対応する金型キ
ャビティ内許容限界充填量に達するまでの超低速領域で
は、ゲート速度が０．１〜０．５ｍ／ｓの超低速射出充
填を行い、複合充填領域では０．５〜２ｍ／ｓの低速射
出充填、または、２〜６０ｍ／ｓの高速射出充填を実施
し、湯回り不良防止限界線を越える超高速充填領域では
６０〜３６０ｍ／ｓの超高速射出充填を行うことによ
り、ガス巻き込みがなく、かつ、湯回り不良のない優れ
た成形品を得る。In the present invention, the flow behavior in the mold cavity at the time of operation is simulated in advance by a melt flow analysis method, and when the molten metal is injected and filled into the mold cavity, the molten metal at the tip of the molten metal becomes uniform. In advance, a limit value of an allowable filling amount corresponding to a pre-filling amount necessary for progressing so-called laminar flow filling is determined for each wall thickness, and a wall thickness corresponding to a product minimum wall thickness during operation is obtained. Injection filling has a gate speed of 0.1 to 0.5 so that turbulence does not occur until the thickness reaches the allowable limit filling amount.
Perform ultra low speed injection filling at m / s. After these pre-filled amounts are formed in the mold cavity, laminar flow filling proceeds without any turbulent flow at any high injection speed until filling is completed. The gate speed is 60 to 360 m / s so that the filling is completed in the shortest possible time and the running of the melt does not occur.
To obtain a dense molded product in which both gas entrapment and poor run-off are prevented at the same time. In the second aspect of the invention, similar to the first aspect of the invention, a molten metal flow simulation is carried out to grasp an allowable limit filling quantity for laminar flow filling and a limit filling quantity for preventing a run-out failure in the mold cavity for each wall thickness. Then, for example, on a rectangular coordinate plane in which the horizontal axis is the thickness and the vertical axis is the filling amount in the mold cavity, the area is divided into regions divided by a laminar flow allowable limit line and a run-out failure prevention limit line, respectively. The ultra-low-speed filling area, composite filling area and ultra-high-speed filling area are determined, and from the start of injection filling to the allowable limit filling amount in the mold cavity corresponding to the thickness of the thin part of the molded product based on the divided area, In the low speed region, the gate speed is 0.1 to 0.5 m / s for ultra low speed injection filling, and in the composite filling region, 0.5 to 2 m / s low speed injection filling or 2 to 60 m / s high speed injection. Fill and run By performing ultrafast injection filling of 60~360m / s is very fast fill region beyond the good anti-limit line, no gas entrainment, and obtain no misruns excellent molded article.

【００１０】[0010]

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図１５は本発明の実施例に係
り、図１はキャビティ内層流充填のためのゲート速度と
許容限界充填量との相関を示す特性曲線図、図２は製品
最小肉厚とキャビティ充填量との相関における射出充填
速度区分図、図３〜図５は透明プラスチック可視化モデ
ルによる水流れ実験結果を示す説明図、図６は平板鋳造
試験片の寸法形状図、図７は平板鋳造試験片のＸ線透視
写真の比較説明図（模写図）、図８は可視化モデルによ
る水流れ実験結果と流動解析ソフトによる湯流れシミュ
レーション結果の比較図、図９は３次元透明プラスチッ
ク可視化モデルの形状図、図１０は３次元透明プラスチ
ック可視化モデルの流動解析ソフトによるシミュレーシ
ョン結果を示す説明図、図１１は３次元透明プラスチッ
ク可視化モデルの要素分割状況を示す斜視図である。図
１２は本発明と従来例の金属組織比較図、図１３は本発
明による成形品の引張強度テスト結果を示すグラフ、図
１４は本発明による成形品の伸びテスト結果を示すグラ
フ、図１５は疲労試験結果を示すグラフである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1 to 15 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a characteristic curve diagram showing a correlation between a gate speed and a permissible limit filling amount for laminar flow filling in a cavity, and FIG. 2 is a product minimum thickness and cavity filling. Fig. 3 to Fig. 5 are explanatory diagrams showing the results of water flow experiments using a transparent plastic visualization model, Fig. 6 is a dimensional diagram of a flat cast test piece, and Fig. 7 is a flat cast test piece. FIG. 8 is a comparison explanatory diagram (simulated diagram) of the X-ray fluoroscopic photograph of FIG. 8, FIG. 8 is a comparison diagram of a water flow experiment result by a visualization model and a melt flow simulation result by flow analysis software, FIG. 9 is a shape diagram of a three-dimensional transparent plastic visualization model, FIG. 10 is an explanatory view showing a simulation result of a three-dimensional transparent plastic visualization model by flow analysis software, and FIG. 11 shows an element division state of the three-dimensional transparent plastic visualization model. It is a visual diagram. FIG. 12 is a comparison diagram of the metal structures of the present invention and the conventional example, FIG. 13 is a graph showing a tensile strength test result of a molded article according to the present invention, FIG. 14 is a graph showing an elongation test result of a molded article according to the present invention, and FIG. It is a graph which shows a fatigue test result.

【００１１】本発明においては、成形品品質における悪
影響を及ぼす因子として金型キャビティ内への射出充填
時のガスの巻き込みによる鋳造欠陥の発生と射出充填時
間内に起る溶湯の凝固に起因する溶湯の湯回り不良によ
る鋳造欠陥の発生という問題点の解消を図るべく、透明
プラスチック可視化モデルに基づくキャビティ内水流れ
流動挙動の可視化実験ならびに流動解析手法による湯流
れシミュレーションを通じて、射出充填中にガス巻き込
みを誘発する原因が溶湯の先端湯面部の波立ち現象に起
因することに着目し、溶湯の射出充填中の湯流れがこの
ような波立ちを起す乱流状態からこうした波立ちのない
層流流れを維持する限界条件の追求によって溶湯の先端
湯面部のガス巻き込みを防止できると考えた。そして、
後述する流れ可視化モデルのテスト結果ならびに湯流れ
シミュレーション結果とそのテスト結果に基づく平板鋳
造試験片の成形テストの結果得られた成形品の品質の検
証により、ガス巻き込みを防止できる層流流れの限界条
件として、成形品肉厚と射出充填時のゲート速度ととも
に、射出充填開始時にあらかじめ金型キャビティ内へ溶
湯が注入された予備充填層の充填量（以下全キャビティ
内充填容積に占める予備充填容積の百分率と定義し、換
言すれば充填率とも言う）が大きく関与していることが
判明した。以下その詳細について説明する。In the present invention, as a factor having an adverse effect on the quality of the molded product, casting defects occur due to entrainment of gas at the time of injection filling into the mold cavity, and molten metal caused by solidification of the molten metal occurring during the injection filling time. In order to solve the problem of casting defects caused by poor running of the metal, the entrapment of gas during injection filling is performed through a visualization experiment of water flow behavior in the cavity based on a transparent plastic visualization model and a simulation of molten metal flow by flow analysis method. Focusing on the fact that the induction is due to the undulation phenomenon at the tip of the molten metal, the limit of maintaining the laminar flow without undulation from the turbulent state where the molten metal flow during injection filling of the molten metal causes such undulation We thought that the purging of the conditions could prevent gas entrapment at the tip of the molten metal. And
Critical conditions for laminar flow that can prevent gas entrainment by verifying the quality of the molded product obtained from the test results of the flow visualization model described later and the simulation results of the molten metal flow and the molding test of the flat cast test piece based on the test results As well as the thickness of the molded product and the gate speed at the time of injection filling, the filling amount of the pre-filled layer in which the molten metal has been previously injected into the mold cavity at the start of injection filling (hereinafter, the percentage of the pre-filling volume in the total filling volume in the cavity) (In other words, also referred to as a filling rate). The details will be described below.

【００１２】流れ可視化モデル実験を実施するには、図
６に示した平行鋳造試験片（横幅１００ｍｍ、長さ２０
０ｍｍ、板厚ｔｍｍ（任意））と同一の空間形状を有す
る前後貼合わせの透明プラスチック可視化モデル（アク
リル樹脂製）で、図３に示すように、上部にエアベント
（０．１ｍｍ厚×２０ｍｍ幅×３個）を設けたうえ、下
方の横幅４０ｍｍのゲート口より上方へ向けて黒色イン
クを着色した水を種々の速度で流した。透明プラスチッ
ク可視化モデルで採用したキャビティ肉厚は３、１０、
２０ｍｍの３種類とした。図３は、肉厚１０ｍｍの透明
プラスチックモデルでゲート速度ｖが１．５７ｍ／ｓ
（図３（ａ）に対応）、０．３１ｍ／ｓ（図３（ｂ）に
対応）で予備充填層をあらかじめ形成することなく外部
から水を流した状況を高速度カメラで撮影したものを模
写したものである。図３の結果によると、予備充填層が
ない場合、ゲート速度ｖが１．５７ｍ／ｓの場合には流
れは乱流となるが、ゲート速度ｖが０．３１ｍ／ｓの超
低速では極めて良好な層流となる。常温の水の粘性は７
００℃前後のアルミ合金やマグネ合金などの溶湯と流れ
学的に等価であり、上述の結果では、従来０．５〜２ｍ
／ｓ（人によっては１ｍ／ｓまで）の領域では、層流で
キャビティ内を溶湯が流れるとされていたが、明らかに
これら従来の技術常識が覆されることが判明した。一
方、図４はキャビティ内に充填量Ｆ＝２．５％（図４
（ａ）に対応）およびＦ＝５％（図４（ｂ）に対応）
（それぞれキャビティ高さ５ｍｍ、１０ｍｍ）の予備充
填層を前以って注入した状態にしたうえで、ゲート速度
ｖ＝１．５７ｍ／ｓで水を流した時の流れ可視化モデル
実験を示しているが、図４から明らかなように、充填量
Ｆが２．５％の時には流れに乱れが生じて流体内部に気
泡の形成が見られるが、充填量Ｆが５％の場合には先端
液面部の盛上りは見られるものの流体内部の気泡の形成
はない。また、図５は高さ５０ｍｍ（充填量２５％）ま
で低速充填して予備充填層を形成した後ゲート速度ｖ＝
１５．７ｍ／ｓの高速射出したもの（図５（ａ）に対
応）は、予備充填層が全くなくいきなりゲート速度ｖ＝
１５．７ｍ／ｓの高速射出した（図５（ｂ）に対応）も
のが、乱流状態でガス巻き込みの生成が起るのに対し
て、そのような徴候が全く見られず先端液面部は理想的
な層流状態で流れることがわかる。図７は、図５のもの
と同一条件で鋳造成形した平板試験片のＸ線透視写真の
模写図であり、図５（ｂ）に対応する図７（ｂ）が微細
な鋳造欠陥を有するのに対して、図５（ａ）に相当する
図７（ａ）は欠陥のない均一な鋳造組織を示している。In order to carry out a flow visualization model experiment, a parallel casting test piece (width 100 mm, length 20 mm) shown in FIG.
A transparent plastic visualization model (made of acrylic resin) of front and rear lamination having the same spatial shape as 0 mm and plate thickness tmm (arbitrary). As shown in FIG. 3, an air vent (0.1 mm thickness × 20 mm width × 3), and water colored with black ink was allowed to flow at various speeds upward from a lower gate opening having a width of 40 mm. The cavity thickness used in the transparent plastic visualization model is 3, 10,
There were three types of 20 mm. FIG. 3 shows a transparent plastic model having a thickness of 10 mm and a gate speed v of 1.57 m / s.
(Corresponding to FIG. 3 (a)) and 0.31 m / s (corresponding to FIG. 3 (b)) taken with a high-speed camera to photograph the situation where water was flowed from outside without forming a pre-filled layer in advance. It is a copy. According to the results of FIG. 3, when there is no pre-packed layer, the flow becomes turbulent when the gate speed v is 1.57 m / s, but is extremely good when the gate speed v is very low at 0.31 m / s. Laminar flow. Room temperature water has a viscosity of 7
It is rheologically equivalent to a molten metal such as an aluminum alloy or a magne alloy at about 00 ° C.
In the region of / s (up to 1 m / s for some people), it is assumed that the molten metal flows in the cavity by laminar flow. On the other hand, FIG. 4 shows that the filling amount F = 2.5% in the cavity (FIG.
(Corresponding to (a)) and F = 5% (corresponding to FIG. 4 (b))
The flow visualization model experiment is shown when water is flowed at a gate speed v = 1.57 m / s after pre-filled layers (cavity heights 5 mm and 10 mm, respectively) were previously injected. However, as is clear from FIG. 4, when the filling amount F is 2.5%, the flow is disturbed and bubbles are formed inside the fluid, but when the filling amount F is 5%, the liquid level at the tip end is increased. Although the swelling of the portion is observed, no bubbles are formed inside the fluid. FIG. 5 shows that the gate speed v = 50 mm (filling amount 25%) after low-speed filling to form a pre-filled layer.
In the case of high-speed injection at 15.7 m / s (corresponding to FIG. 5A), the gate speed v =
In the case of high-speed injection at 15.7 m / s (corresponding to FIG. 5B), gas entrainment was generated in a turbulent state, but such a sign was not observed at all, and the liquid level at the tip was not observed. It can be seen that flows in an ideal laminar flow state. FIG. 7 is a schematic view of an X-ray fluoroscopic photograph of a flat test piece cast and formed under the same conditions as those in FIG. 5, and FIG. 7 (b) corresponding to FIG. 5 (b) has a fine casting defect. On the other hand, FIG. 7A corresponding to FIG. 5A shows a uniform casting structure without defects.

【００１３】このような流動挙動に関する可視化モデル
実験を種々重ねた結果、図１に示すようなキャビティ内
層流充填のためのゲート速度と許容限界充填量との相関
を示す特性曲線が得られた。図中の特性曲線Ｘ1 は層流
充填を可能にする必要充填量（予備充填量）の限界を示
す層流充填許容限界線であり、ゲート速度ｖの増加とと
もに増大し、ゲート速度ｖが１６ｍ／ｓ以上では約２５
％の一定値となる。図１のＡ点はゲート速度ｖ＝０．３
ｍ／ｓの超低速では、予備充填層がなくても層流となる
ポイントを示し、点Ｂ1 （ゲート速度１．６ｍ／ｓ、予
備充填量ナシ）や点Ｂ2 （ゲート速度１．６ｍ／ｓ、予
備充填量Ｆ＝２．５％）では層流とならず、図３（ａ）
や図４（ａ）で前述したように、乱流となりガスの巻き
込みが起る。これに対して、予備充填層を充填量Ｆ＝５
％に拡大したＢ点（図４（ｂ）に対応）では、層流を形
成し、ガス巻き込みの起らない望ましい射出充填が可能
となる。As a result of repeating various visualization model experiments on such a flow behavior, a characteristic curve showing a correlation between a gate speed for laminar flow filling in a cavity and an allowable limit filling amount as shown in FIG. 1 was obtained. The characteristic curve X1 in the figure is a laminar flow filling permissible limit line indicating the limit of the required filling amount (preliminary filling amount) that enables laminar flow filling, and increases as the gate speed v increases. about 25 seconds or more
%. Point A in FIG. 1 indicates a gate speed v = 0.3.
At a very low speed of m / s, a point at which laminar flow occurs even without a pre-packed bed is indicated, such as point B1 (gate speed 1.6 m / s, no pre-charge amount) or point B2 (gate speed 1.6 m / s). , The pre-filling amount F = 2.5%), the laminar flow does not occur, and FIG.
As described above with reference to FIG. 4A and FIG. 4A, a turbulent flow occurs and gas entrainment occurs. On the other hand, the pre-filled layer was filled with F = 5
At point B (corresponding to FIG. 4B), the laminar flow is formed, and desirable injection filling without gas entrainment is possible.

【００１４】さらに、本発明では、流れ可視化モデル実
験とともに、溶湯の射出充填時間内に起る溶湯の凝固に
起因する鋳造欠陥を排除するため、薄肉平板モデルの肉
厚ｔと凝固時間Ｔとの相関として求められる次式、すな
わち、 凝固時間Ｔ（ｓｅｃ）＝０．０３３ｔ² により推測し、横軸を肉厚（製品最小肉厚）ｔ、縦軸を
キャビティ充填量Ｆとする直交座標面に、層流を形成す
るとともに射出充填時間内に凝固が進行しないための条
件として、超低速充填領域、複合充填領域、ならびに超
高速充填領域で区分された製品最小肉厚とキャビティ充
填量との相関における充填速度区分図を図２のように形
成した。図２によれば、層流許容限界線Ｙ1 は充填率Ｆ
＝２５％の直線であり、湯回り不良防止限界線Ｙ2 は上
部に凸なる湾曲した曲線となる。本発明では、キャビテ
ィ内への射出充填速度を超低速（０．１〜０．５ｍ／
ｓ）、低速（０．５〜２ｍ／ｓ）、高速（２〜６０ｍ／
ｓ）、超高速（６０〜３６０ｍ／ｓ）のように４つのジ
ャンルに分けて定義すると、従来技術で採用されていた
射出充填速度はいずれも低速射出充填と高速射出充填の
いずれかである。図２に示す３つの充填速度領域の意義
を説明すると、超低速充填領域はキャビティ充填量Ｆが
２５％以下であるから予備充填層を形成するまでの間は
ガス巻き込みを誘発しないようできるだけ低速にして射
出充填する必要があり、０．１〜０．５ｍ／ｓの超低速
で層流となるようキャビティ内へ静かに充填する領域で
ある。キャビティ充填量Ｆ＝２５％の層流許容限界線Ｙ
1 と湯回り不良防止限界線Ｙ2 との間の複合充填領域
は、キャビティ充填量Ｆが２５％を越えた予備充填層が
形成された後なので、射出充填速度（ゲート速度）は
０．５ｍ／ｓを越えても先端湯面部は層流が維持され、
０．５〜２ｍ／ｓの低速や２〜６０ｍ／ｓの高速で充填
してもよい領域である。湯回り不良防止限界線Ｙ2 より
上の領域では、超高速充填領域であり、６０ｍ／ｓ以上
の超高速の射出充填をしないと射出充填中に溶湯の凝固
の進行が進んで湯回りが悪くなることを示しており、速
く射出充填を完了する必要がある。なお、湯回り不良防
止限界線Ｙ2 は、凝固時間ＴがＴ＝０．０３３ｔ² であ
る関係から肉厚ｔの２次曲線カーブとなるように思われ
るけれども、実際には、肉厚ｔを考慮したキャビティ充
填量は、ゲート速度ｖを仮に一定とすると、肉厚ｔが大
きいほど充填時間は増加する。したがって、これらを総
合するとキャビティ充填量と肉厚との関係はＹ2 カーブ
のようになる。Further, in the present invention, in addition to the flow visualization model experiment, in order to eliminate casting defects caused by solidification of the molten metal occurring during the injection filling time of the molten metal, the thickness t of the thin plate model and the solidification time T are determined. Estimated by the following equation, which is obtained as a correlation: solidification time T (sec) = 0.033 t ² , the horizontal axis represents the thickness (minimum product thickness) t, and the vertical axis represents the orthogonal filling plane with the cavity filling amount F. As a condition for forming a laminar flow and preventing solidification from progressing within the injection filling time, the correlation between the minimum wall thickness of the product and the cavity filling amount divided in the ultra low speed filling region, the composite filling region, and the ultra high speed filling region Was formed as shown in FIG. According to FIG. 2, the laminar flow allowable limit line Y1 is the filling rate F
= 25%, and the limit line Y2 for preventing run-off is a curved curve that is convex upward. In the present invention, the injection filling speed into the cavity is made extremely low (0.1 to 0.5 m /
s), low speed (0.5-2 m / s), high speed (2-60 m / s)
s) and ultra high speed (60 to 360 m / s), the injection filling speed defined in the prior art is either low speed injection filling or high speed injection filling. The significance of the three filling speed regions shown in FIG. 2 is as follows. In the ultra low speed filling region, since the cavity filling amount F is 25% or less, the speed is set as low as possible so as not to induce gas entrainment until a pre-filled layer is formed. This is a region where the cavity is gently filled so as to form a laminar flow at an extremely low speed of 0.1 to 0.5 m / s. Laminar flow allowable limit line Y for cavity filling F = 25%
The injection filling speed (gate speed) is 0.5 m / g because the composite filling region between the first filling limit line Y2 and the run-out failure prevention limit line Y2 is after the preliminary filling layer having the cavity filling amount F exceeding 25% is formed. The laminar flow is maintained at the tip surface even if it exceeds s,
This is an area where filling may be performed at a low speed of 0.5 to 2 m / s or at a high speed of 2 to 60 m / s. The region above the run-out failure limit line Y2 is an ultra-high-speed filling region. Unless injection filling at an ultra-high speed of 60 m / s or more is performed, solidification of the molten metal proceeds during injection filling, resulting in poor running. It is necessary to complete injection filling quickly. Incidentally, misruns prevention limit line Y2 Although coagulation time T appears to be a quadratic curve curves thickness t from the relationship a T = 0.033T ^2, in fact, considering the thickness t Assuming that the gate speed v is constant, the filling time increases as the thickness t increases. Therefore, when these are combined, the relationship between the cavity filling amount and the wall thickness becomes like a Y2 curve.

【００１５】ところで、以上の透明プラスチックモデル
による可視化モデルでは、金型キャビティがすべて同一
の薄肉の肉厚を有する単純な形状のものにおける技術的
知見である。ところが、実際の成形品は円筒形状や角筒
形状で、かつ、長さ方向で一様でなく屈曲した湯道を複
数個有する複雑な３次元的形状をしており、上述の単純
化されたモデルとの差異に基づく偏差が如何ばかりのも
のか、その評価と検証が必要である。そこで、本発明に
おいては、近年のコンピュータハードウェアの性能向上
に伴って急速に開発の進んでいる連続体モデルによる非
線形現象の解析手法のひとつである、流動解析ソフトに
よる流動挙動のシミュレーションを実施した。この手法
は、鋳造ＣＡＥシステムに関する流動解析手法「ＳＴＥ
ＦＡＮ」であり、鋳造へのＣＡＥ技術の展開は、当初伝
熱解析を主体とした、いわゆる「凝固シミュレーション
システム」の開発から出発し、最近では、凝固シミュレ
ーションを含む「充填シミュレーション（湯流れシミュ
レーション）」を構築して鋳造設計の最適化に応用され
ようとする気運にある。By the way, the visualization model based on the transparent plastic model described above is technical knowledge on a simple shape in which all the mold cavities have the same thin wall thickness. However, the actual molded product has a complicated three-dimensional shape having a plurality of runners which are cylindrical or square cylindrical, and which are not uniformly bent in the length direction. It is necessary to evaluate and verify how much the deviation based on the difference from the model is. Therefore, in the present invention, a flow behavior simulation was performed using flow analysis software, which is one of the analysis methods for nonlinear phenomena using a continuum model that has been rapidly developed with the improvement of computer hardware performance in recent years. . This method is based on the flow analysis method “STE
FAN ”, the development of CAE technology for casting started from the development of the so-called“ solidification simulation system ”, which mainly focused on heat transfer analysis, and recently, the“ filling simulation ”(solidification simulation) including the solidification simulation. I am trying to build it and apply it to the optimization of casting design.

【００１６】流動解析手法「ＳＴＥＦＡＮ」は、鋳造設
計支援を目的として鋳造専用のＣＡＥシステムであり、
複雑な自由表面の移動を伴う非圧縮性粘性流れ場と凝固
現象の解析を行い、湯境い、空気の巻き込み、引け巣と
いった致命的な鋳造欠陥の発生を予測し、これを排除す
る有効な対策を提示しようとするもので、その特徴とす
るところは、複雑な自由表面の移動を追跡するととも
に、凝固による流動停滞など鋳造独自の因子が考慮され
ており、２次元または３次元の採用された要素モデルに
基づき、マウスとキーボードのみで操作可能で、かつ、
比較的短時間に結果を出力できる有限体積法をベースと
した高速流れ、高速凝固の流れ場解析アルゴリズムを内
蔵している。The flow analysis method "STEFAN" is a CAE system dedicated to casting for the purpose of supporting casting design.
Analyzes the incompressible viscous flow field with complicated free surface movement and solidification phenomena, predicts the occurrence of fatal casting defects such as hot water boundaries, air entrainment, shrinkage cavities, and effectively eliminates them It is intended to present countermeasures. Its features are that it tracks the movement of complicated free surfaces and takes into account factors unique to casting such as flow stagnation due to solidification. Based on the element model, it can be operated only with mouse and keyboard, and
It incorporates a flow field analysis algorithm for fast flow and fast solidification based on the finite volume method that can output results in a relatively short time.

【００１７】図８は、前述した透明プラスチック可視化
モデルと全く同一な金型キャビティ内に実操業状態の溶
湯を射出充填したと仮想した時の各時間毎の溶湯流れの
状況を比較したもので、流動解析手法による湯流れシミ
ュレーション結果は、可視化モデル実験結果とほぼ同一
であり、可視化モデル実験結果の信憑性とともに、湯流
れシミュレーションの実用性が確認された。FIG. 8 compares the flow of the molten metal at each time when it is assumed that the molten metal in the actual operation state is injected and filled into the completely same mold cavity as the transparent plastic visualization model described above. The flow simulation results by the flow analysis method were almost the same as the results of the visualization model experiments, confirming the credibility of the visualization model experiments and the practicality of the flow simulation.

【００１８】図９は、正方形形状で縦横の軸線対称な３
次元透明プラスチック可視化モデル１０の縦断面図を示
し、キャビティ１０Ｃは外筒１０Ａと内筒１０Ｂとの間
に挟まれた空間で形成され、ゲート１０ｇより着色した
水を射出充填し、頂部に設けたエアベントよりエアを排
気するようにしている。図１１は、図９の３次元透明プ
ラスチック可視化モデルを要素分割した四分の一解析モ
デルの湯流れ状況を示したもので、ゲート（図９のゲー
ト１０ｇに相当）より射出充填開始してから０．７３２
秒経過後の湯流れ状況を３次元的に表現したものであ
る。FIG. 9 shows a three-dimensional image having a square shape and a vertical and horizontal axis symmetry.
The longitudinal cross-sectional view of the three-dimensional transparent plastic visualization model 10 is shown, and a cavity 10C is formed in a space sandwiched between an outer cylinder 10A and an inner cylinder 10B, and is filled with colored water injected from a gate 10g and provided at the top. Air is exhausted from the air vent. FIG. 11 shows the flow of the molten metal in the quarter analysis model obtained by dividing the three-dimensional transparent plastic visualization model of FIG. 9 into elements. After the injection and filling are started from the gate (corresponding to the gate 10g in FIG. 9). 0.732
It is a three-dimensional representation of the flow of hot water after a lapse of seconds.

【００１９】図１０は、図９の透明プラスチック可視化
モデル１０での水流れテスト結果と図１１による３次元
流動解析画像の断面図とを対比したもので、図１０より
わかるように、図１０（ａ）の可視化モデルテスト結果
と図１０（ｂ）のシミュレーション結果はほぼ一致して
いる。FIG. 10 compares the results of the water flow test with the transparent plastic visualization model 10 of FIG. 9 with the cross-sectional view of the three-dimensional flow analysis image of FIG. 11, and as can be seen from FIG. The visualization model test result of FIG. 10A and the simulation result of FIG.

【００２０】以上のことから、成形品が複雑な形状をし
ており、かつ、主要部分に薄肉部分を多く含む成形品を
鋳造するに際して、面倒な透明な可視化プラスチックモ
デルを作成して水流れテストを実施する代わりに、上述
した流動解析手法による湯流れシミュレーションを実施
し、図１や図２に示した特性曲線を把握できるようにな
った。In view of the above, when casting a molded article having a complicated shape and including many thin-walled portions in the main part, a troublesome transparent visualized plastic model is created and a water flow test is performed. Instead of carrying out the above, a hot water flow simulation by the above-mentioned flow analysis method was carried out, and the characteristic curves shown in FIGS. 1 and 2 can be grasped.

【００２１】以上のことから、製品最小肉厚ｔが１０ｍ
ｍ以下の範囲の成形品を成形する場合には、射出充填開
始後に予備充填層が形成されるまでは、超低速で射出充
填して乱流を起さないようにした後、肉厚によって異な
る湯回り不良防止限界線に到達するキャビティ充填量ま
で低速または高速で射出し、それ以降は充填完了まで超
高速射出を行う。以上が第２の発明に相当する。一方、
肉厚ｔが１〜２ｍｍ近傍の特に薄肉部を主要部として保
有する成形品においては、予備充填層が形成されるまで
は超低速で射出充填し、その後は充填完了まで超高速射
出とする。これが第１の発明に相当するものである。From the above, the minimum product thickness t is 10 m.
When molding a molded product in the range of m or less, injection molding is performed at an extremely low speed to prevent turbulent flow until the pre-filled layer is formed after the start of the injection molding, and the thickness differs depending on the wall thickness. The injection is performed at a low or high speed until the filling amount of the cavity reaches the limit line for preventing run-out failure, and thereafter the ultra-high-speed injection is performed until the filling is completed. The above corresponds to the second invention. on the other hand,
In the case of a molded article having a thickness t in the vicinity of 1 to 2 mm, particularly a thin portion as a main part, injection filling is performed at an extremely low speed until a pre-filled layer is formed, and thereafter, ultra high speed injection is performed until the filling is completed. This corresponds to the first invention.

【００２２】以上のような技術的知見を実証するため、
薄肉の平板鋳造試験片による成形テストを実施した。採
用した肉厚ｔは１．６ｍｍ、２．５ｍｍ、４ｍｍ、５ｍ
ｍ、６．３ｍｍの５種類であり、横幅１００ｍｍ、高さ
２００ｍｍの直方体形状をしており、図６に示すとおり
である。図１２は本発明による平板鋳造試験片の金属組
織を示す顕微鏡写真（倍率２００倍）の模写図であり、
従来の組織はマクロ的に観察するとエアの巻き込みによ
るガス欠陥（ピンホール、ブローホール）が点在するの
に対して、本発明では、それらが認められず稠密な金属
組織となっている。また、ミクロ的に観察すると、共晶
組織が従来法では針状のＳｉを呈するのに対して、本発
明法では粒状あるいは微細な繊維状Ｓｉとなって改善さ
れた組織となっていることがわかる。また、引張試験や
伸び試験の結果も、図１３や図１４に示すように、従来
例に比べてはるかに優れた結果が得られた。また、疲労
試験結果も、図１５に示すように、従来例よりもよい結
果が得られた。本発明は、例えば、主要部分が薄肉の自
動車のディスクホイールや小物部品、家庭用器具（ホッ
トプレート）や、全体が均一な薄肉部分で形成されるパ
ネル状成形品などの成形に最適である。In order to demonstrate the above technical knowledge,
A molding test using a thin plate cast specimen was performed. The adopted thickness t is 1.6mm, 2.5mm, 4mm, 5m
m and 6.3 mm, and has a rectangular parallelepiped shape having a width of 100 mm and a height of 200 mm, as shown in FIG. FIG. 12 is a microphotograph (magnification: 200) showing the metal structure of the flat cast test piece according to the present invention;
In a conventional structure, when observed macroscopically, gas defects (pinholes, blowholes) due to air entrainment are scattered, whereas in the present invention, these are not recognized and a dense metal structure is formed. Further, when observed microscopically, the eutectic structure exhibits acicular Si in the conventional method, whereas the eutectic structure is improved in the form of granular or fine fibrous Si in the method of the present invention. Recognize. As shown in FIGS. 13 and 14, the results of the tensile test and the elongation test were far superior to those of the conventional example. Also, as shown in FIG. 15, the results of the fatigue test were better than those of the conventional example. The present invention is most suitable for molding, for example, disk wheels and small parts of automobiles whose main parts are thin, household appliances (hot plates), and panel-like molded products formed entirely of uniform thin parts.

【００２３】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の成形装置
の射出成形方法によれば、主要部が薄肉部分を有する成
形品を射出成形する場合に、机上で良好な射出充填する
条件を把握したうえ、ガス巻き込みがなく湯回りの良好
な高強度の稠密な優れた成形品を得ることができる。As described above, according to the injection molding method of the molding apparatus of the present invention, when performing injection molding of a molded product having a main portion having a thin portion, it is possible to grasp the conditions for good injection filling on a desk. In addition, it is possible to obtain a dense, excellent, high-strength molded article that is free from gas entrainment and has a good melt flow.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施例に係るキャビティ内層流充填の
ためのゲート速度と許容限界充填量との相関を示す特性
曲線図である。FIG. 1 is a characteristic curve diagram showing a correlation between a gate speed and an allowable limit filling amount for laminar flow filling in a cavity according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の実施例に係る製品最小肉厚とキャビテ
ィ充填量との相関における射出充填速度区分図である。FIG. 2 is an injection filling speed division diagram in a correlation between a product minimum thickness and a cavity filling amount according to an embodiment of the present invention.

【図３】本発明の実施例に係る透明プラスチック可視化
モデルによる水流れモデル実験結果を示す説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the results of a water flow model experiment using a transparent plastic visualization model according to an example of the present invention.

【図４】本発明の実施例に係る透明プラスチック可視化
モデルによる水流れモデル実験結果を示す説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the results of a water flow model experiment using a transparent plastic visualization model according to an example of the present invention.

【図５】本発明の実施例に係る透明プラスチック可視化
モデルによる水流れモデル実験結果を示す説明図であ
る。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a water flow model experiment result using a transparent plastic visualization model according to an example of the present invention.

【図６】本発明の実施例に係る平板鋳造試験片の寸法形
状図である。FIG. 6 is a dimensional shape diagram of a flat cast test piece according to an example of the present invention.

【図７】本発明の実施例に係る平板鋳造試験片の鋳造後
のＸ線透視写真の模写図である。FIG. 7 is a schematic view of an X-ray fluoroscopic photograph after casting of a flat cast test piece according to an example of the present invention.

【図８】本発明の実施例に係る透明プラスチック可視化
モデルによる水流れ実験結果と流動解析ソフトによる湯
流れシミュレーション結果の比較図である。FIG. 8 is a comparison diagram of a water flow experiment result by a transparent plastic visualization model according to an embodiment of the present invention and a melt flow simulation result by flow analysis software.

【図９】本発明の実施例に係る３次元透明プラスチック
可視化モデルの形状を示す縦断面図である。FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a shape of a three-dimensional transparent plastic visualization model according to the embodiment of the present invention.

【図１０】本発明の実施例に係る３次元透明プラスチッ
ク可視化モデルの流動解析ソフトによるシミュレーショ
ン結果と水流れテスト結果との比較図である。FIG. 10 is a comparison diagram of a simulation result of a three-dimensional transparent plastic visualization model according to an embodiment of the present invention by flow analysis software and a water flow test result.

【図１１】本発明の実施例に係る３次元透明プラスチッ
ク可視化モデルの要素分割状況を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing an element division state of the three-dimensional transparent plastic visualization model according to the embodiment of the present invention.

【図１２】本発明例と従来例の金属組織比較図（模写
図）である。FIG. 12 is a comparison diagram (simulated diagram) of the metal structures of the present invention example and the conventional example.

【図１３】本発明の実施例に係る引張強度試験結果を示
すグラフである。FIG. 13 is a graph showing a tensile strength test result according to an example of the present invention.

【図１４】本発明の実施例に係る伸び試験結果を示すグ
ラフである。FIG. 14 is a graph showing an elongation test result according to the example of the present invention.

【図１５】本発明の実施例に係る疲労試験結果を示すグ
ラフである。FIG. 15 is a graph showing a fatigue test result according to the example of the present invention.

【図１６】従来の成形装置の全体構成図である。FIG. 16 is an overall configuration diagram of a conventional molding apparatus.

【図１７】従来の成形装置における射出充填状況を説明
する概略縦断面図である。FIG. 17 is a schematic longitudinal sectional view for explaining the injection filling state in a conventional molding apparatus.

【図１８】従来の横型締め縦鋳込みタイプの成形装置の
射出充填状況を説明する概略縦断面図である。FIG. 18 is a schematic longitudinal sectional view for explaining the injection filling state of a conventional horizontal clamping vertical casting type molding apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 成形装置 ２ 固定金型 ３ キャビティ ４ 可動金型 ５ スリーブ ６ 射出シリンダ ６Ａ ピストン ７ ゲート １０ ３次元透明プラスチック可視化モデル １０Ａ 外筒 １０Ｂ 内筒 １０Ｃ キャビティ １０ｇ ゲート ｖ 金型キャビティ内ゲート速度（ゲート速度） Ｆ キャビティ充填量（キャビティ充填率） Ｘ1 層流充填許容限界線 Ｙ1 層流許容限界線 Ｙ2 湯回り不良防止限界線 ｔ 製品最小肉厚（製品肉厚） Ｇ ガス Ｍ 溶湯 Reference Signs List 1 molding apparatus 2 fixed mold 3 cavity 4 movable mold 5 sleeve 6 injection cylinder 6A piston 7 gate 10 3D transparent plastic visualization model 10A outer cylinder 10B inner cylinder 10C cavity 10g gate v Gate speed in mold cavity (gate speed) F Cavity filling amount (cavity filling rate) X1 Laminar flow allowable limit line Y1 Laminar flow allowable limit line Y2 Critical line for preventing run-out failure t Minimum product thickness (product thickness) G Gas M Molten metal

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 主要部分が薄肉部分で形成された成形品
を加熱あるいは加圧手段により流動性をもたせた金属成
形材料を略密閉状の金型キャビティ内に流動圧入して繰
り返し生産する成形装置の射出成形方法であって、あら
かじめ金型キャビティ内を流れる溶湯の流動挙動に関し
て湯流れ解析手法を介して湯流れシミュレーションを実
施し、ガス巻き込みのない健全な成形品を得るためにキ
ャビティ内層流充填のためのゲート速度と許容限界充填
量との相関を把握しておき、射出充填開始より該薄肉部
分の肉厚に対応する許容限界充填量に達するまではゲー
ト速度が０．１〜０．５ｍ／ｓ超低速射出充填を実施
し、該許容限界充填量に達した後はゲート速度が６０〜
３６０ｍ／ｓの超高速射出充填を実施する成形装置の射
出成形方法。1. A molding apparatus for repeatedly producing a molded product whose main part is formed of a thin-walled part by flow-pressing a metal molding material having fluidity by heating or pressing means into a substantially closed mold cavity. key of a injection molding method, the molten metal flow simulation performed through the hot water flow analysis techniques with respect to flow behavior of the melt flowing through the pre-mold cavity, in order to obtain a sound molded product with no gas entrainment
The correlation between the gate speed for filling the inner layer laminar flow and the allowable limit filling amount is grasped, and the gate speed is set to 0.1 from the start of injection filling to the allowable limit filling amount corresponding to the thickness of the thin portion. 0.5m / s ultra low speed injection filling, and after reaching the permissible limit filling amount, the gate speed becomes 60 ~
An injection molding method for a molding apparatus that performs 360 m / s ultra-high-speed injection filling. 【請求項２】 主要部分が薄肉部分で形成された成形品
を加熱あるいは加圧手段により流動性をもたせた金属成
形材料を略密閉状の金型キャビティ内に流動圧入して繰
り返し生産する成形装置の射出成形方法であって、あら
かじめ金型キャビティ内を流れる溶湯の流動挙動に関し
て湯流れ解析手法を介して湯流れシミュレーションを実
施し、ガス巻き込みのない健全な成形品を得るためにキ
ャビティ内層流充填のためのゲート速度と許容限界充填
量との相関ならびに成形品肉厚と金型キャビティ内湯回
り不良防止限界充填量との相関を把握し、射出充填開始
より該薄肉部分の肉厚に対応する金型キャビティ内許容
限界充填量に達するまではゲート速度が０．１〜０．５
ｍ／ｓの超低速射出充填を実施し、該許容限界充填量に
達してから前記湯回り不良限界充填量に達するまではゲ
ート速度が０．５〜２ｍ／ｓの低速射出充填とするか２
〜６０ｍ／ｓの高速射出充填とし、該湯回り不良限界充
填量に達した後から充填完了までは６０〜３６０ｍ／ｓ
の超高速射出充填を実施する成形装置の射出成形方法。2. A molding apparatus for repeatedly producing a molded product whose main part is formed of a thin-walled part by flow-pressing a metal molding material having fluidity by heating or pressing means into a substantially closed mold cavity. key of a injection molding method, the molten metal flow simulation performed through the hot water flow analysis techniques with respect to flow behavior of the melt flowing through the pre-mold cavity, in order to obtain a sound molded product with no gas entrainment
The correlation between the gate speed and the allowable limit filling amount for filling the laminar flow in the cavity and the correlation between the thickness of the molded product and the limit filling amount for preventing run-out failure in the mold cavity are grasped. Mold cavity tolerance corresponding to
Gate speed is 0.1-0.5 until reaching the limit
m / s ultra-low-speed injection filling, and a gate speed of 0.5 to 2 m / s low-speed injection filling from the time when the allowable filling amount is reached to the time when the molten metal running limit limit filling amount is reached.
~ 60m / s high-speed injection filling, 60-360m / s from the time of reaching the filling limit of the run-out defect until the completion of filling
Injection molding method for a molding apparatus that performs ultra-high-speed injection filling.