JP3293274B2 - プラスチック成形機用複合シリンダ - Google Patents
プラスチック成形機用複合シリンダInfo
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- JP3293274B2 JP3293274B2 JP25394393A JP25394393A JP3293274B2 JP 3293274 B2 JP3293274 B2 JP 3293274B2 JP 25394393 A JP25394393 A JP 25394393A JP 25394393 A JP25394393 A JP 25394393A JP 3293274 B2 JP3293274 B2 JP 3293274B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
- B29C45/58—Details
- B29C45/62—Barrels or cylinders
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック成形機等
に用いる耐摩耗性、耐食性に優れた複合シリンダに関す
る。
に用いる耐摩耗性、耐食性に優れた複合シリンダに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック等の射出成形或いは押出成
形に使用される成形機用のシリンダには、加熱成形中の
樹脂又は樹脂に加えた添加剤等による腐食或いは摩耗を
防止するため、例えば特開昭５３−８５７１２号公報に
示されるように、鋼材からなる中空円筒上のシリンダ母
材の内面に、耐摩耗性と耐食性とを有する合金材料を遠
心鋳造法によりライニングする構成のものが用いられて
いる。
形に使用される成形機用のシリンダには、加熱成形中の
樹脂又は樹脂に加えた添加剤等による腐食或いは摩耗を
防止するため、例えば特開昭５３−８５７１２号公報に
示されるように、鋼材からなる中空円筒上のシリンダ母
材の内面に、耐摩耗性と耐食性とを有する合金材料を遠
心鋳造法によりライニングする構成のものが用いられて
いる。
【０００３】しかし上述の成形機用複合シリンダを遠心
鋳造法により作製する場合には、溶着反応時に、ライニ
ング層を形成する合金材料へシリンダ母材を形成する鋼
材のＦｅが侵入する。このＦｅの侵入はライニング層と
シリンダ母材との溶着を遂行するために必要であるが、
Ｆｅはライニング層の硬さを低下させ、また耐食性を劣
化させてしまうという問題がある。
鋳造法により作製する場合には、溶着反応時に、ライニ
ング層を形成する合金材料へシリンダ母材を形成する鋼
材のＦｅが侵入する。このＦｅの侵入はライニング層と
シリンダ母材との溶着を遂行するために必要であるが、
Ｆｅはライニング層の硬さを低下させ、また耐食性を劣
化させてしまうという問題がある。
【０００４】またライニング層を形成する合金材料とし
て、母材からのＦｅの侵入を防ぎ、ライニング層の硬さ
と耐食性を確保するため、特開平４−１８７７４６号公
報に示されるように、合金材料をＨＩＰ（熱間等方圧加
圧）プロセスによりシリンダ母材の内面上で加圧焼結し
たものが用いられている。
て、母材からのＦｅの侵入を防ぎ、ライニング層の硬さ
と耐食性を確保するため、特開平４−１８７７４６号公
報に示されるように、合金材料をＨＩＰ（熱間等方圧加
圧）プロセスによりシリンダ母材の内面上で加圧焼結し
たものが用いられている。
【０００５】しかし近年、プラスチックは用途が多種多
様化し、様々な添加剤を混合するようになってきている
ため、成形機用複合シリンダの内側ライニング層の耐摩
耗性及び耐食性をさらに向上させる要求が高まってきて
いる。特に、フッ素系樹脂成形用にはシリンダの耐食性
が一層要求されている。このため合金成分を多量に配合
したり、耐摩耗成分を多量に添加したりする必要がある
が、遠心鋳造法では、偏析や分散性等の問題のため、必
ずしも上記の要求を満足させることができない。またＨ
ＩＰプロセスによりシリンダ母材の内面上で加圧焼結し
たものでも、上記要求を満足させることができない場合
が生じてきた。
様化し、様々な添加剤を混合するようになってきている
ため、成形機用複合シリンダの内側ライニング層の耐摩
耗性及び耐食性をさらに向上させる要求が高まってきて
いる。特に、フッ素系樹脂成形用にはシリンダの耐食性
が一層要求されている。このため合金成分を多量に配合
したり、耐摩耗成分を多量に添加したりする必要がある
が、遠心鋳造法では、偏析や分散性等の問題のため、必
ずしも上記の要求を満足させることができない。またＨ
ＩＰプロセスによりシリンダ母材の内面上で加圧焼結し
たものでも、上記要求を満足させることができない場合
が生じてきた。
【０００６】これらの問題を解決するために、前記特開
平４−１８７７４６号公報では、ライニング層を形成す
る合金材料に、硬質粒子であるＷＣを５〜６０重量％添
加して、耐摩耗性を向上させている。しかし耐摩耗性向
上のためにＷＣを多量に添加すると、ライニング層の強
度の低下が著しく大きくなるという問題点がある。
平４−１８７７４６号公報では、ライニング層を形成す
る合金材料に、硬質粒子であるＷＣを５〜６０重量％添
加して、耐摩耗性を向上させている。しかし耐摩耗性向
上のためにＷＣを多量に添加すると、ライニング層の強
度の低下が著しく大きくなるという問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ライ
ニング層がシリンダ母材から侵入するＦｅを有すること
なく被覆されており、フッ素系樹脂成形にも、著しく優
れた耐食性を有すると共に耐摩耗性も保有し、同時に優
れた強度を有する組成にすることができる複合シリンダ
を提供することである。
ニング層がシリンダ母材から侵入するＦｅを有すること
なく被覆されており、フッ素系樹脂成形にも、著しく優
れた耐食性を有すると共に耐摩耗性も保有し、同時に優
れた強度を有する組成にすることができる複合シリンダ
を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、ライニング層を形成する合金材料
の組成を最適化するとともに、その合金材料をＨＩＰ
（熱間等方圧加圧）プロセスによりシリンダ母材の内面
上で加圧焼結することにより、ライニング層にＦｅが侵
入せず、かつライニング層は優れた耐摩耗性及び耐食
性、かつ強度を有することを発見し、本発明に想到し
た。
の結果、本発明者は、ライニング層を形成する合金材料
の組成を最適化するとともに、その合金材料をＨＩＰ
（熱間等方圧加圧）プロセスによりシリンダ母材の内面
上で加圧焼結することにより、ライニング層にＦｅが侵
入せず、かつライニング層は優れた耐摩耗性及び耐食
性、かつ強度を有することを発見し、本発明に想到し
た。
【０００９】すなわち、本発明のライニング層とシリン
ダ母材層とからなる複合シリンダは、ライニング層は、
Ｃｒ １０〜３０重量％、Ｓｉ ０．５重量％以下、Ｍ
ｎ１．０重量％以下、Ｍｏ ６．０〜２０重量％、Ｃ
０．１重量％以下、Ｆｅ５．０重量％以下、Ｗ ２．０
〜１０重量％、残部実質的にＮｉ及び不可避的不純物か
らなる合金のアトマイズ粉末１００重量部当り、ＷＢ粉
末を４〜５０重量部を分散させた粉末を焼結し、ＨＩＰ
プロセスによりシリンダ母材内面上に加圧焼結してなる
ことを特徴とする。
ダ母材層とからなる複合シリンダは、ライニング層は、
Ｃｒ １０〜３０重量％、Ｓｉ ０．５重量％以下、Ｍ
ｎ１．０重量％以下、Ｍｏ ６．０〜２０重量％、Ｃ
０．１重量％以下、Ｆｅ５．０重量％以下、Ｗ ２．０
〜１０重量％、残部実質的にＮｉ及び不可避的不純物か
らなる合金のアトマイズ粉末１００重量部当り、ＷＢ粉
末を４〜５０重量部を分散させた粉末を焼結し、ＨＩＰ
プロセスによりシリンダ母材内面上に加圧焼結してなる
ことを特徴とする。
【００１０】
【作用】以下に各元素の含有量（重量比）の特定理由を
述べる。
述べる。
【００１１】Ｃｒ １０〜３０％ 本合金の属するＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金において、特にＣ
ｒは成形樹脂から発生する酸化性ガスや酸化雰囲気なら
びにアルカリ性溶液やガスに対する耐食性維持に不可欠
の元素である。１０％未満では、その作用が不足し、３
０％を越えると本合金に必要な所定の機械的強さ、特に
靭性不足をきたす。
ｒは成形樹脂から発生する酸化性ガスや酸化雰囲気なら
びにアルカリ性溶液やガスに対する耐食性維持に不可欠
の元素である。１０％未満では、その作用が不足し、３
０％を越えると本合金に必要な所定の機械的強さ、特に
靭性不足をきたす。
【００１２】Ｓｉ ０．５％以下 Ｃと同様、０．５％を越えると粒界に金属間化合物を形
成し、粒界腐蝕を起しやすくなり、かつ、マトリックス
にＳｉの固溶度が増加するため、使用中にスクリュやチ
ェックリングのかじりによる凝着と熱影響によりクラッ
クが入り易くなり、問題を生じる。
成し、粒界腐蝕を起しやすくなり、かつ、マトリックス
にＳｉの固溶度が増加するため、使用中にスクリュやチ
ェックリングのかじりによる凝着と熱影響によりクラッ
クが入り易くなり、問題を生じる。
【００１３】Ｍｎ １．０％以下 Ｍｎは脱酸剤として作用するが、その効果から含有量は
１．０％以下とする。
１．０％以下とする。
【００１４】Ｍｏ ６．０〜２０％ ＭｏはＣｒと同類の耐食性に有効であるが、特に、フッ
素樹脂成形等で発生するＦ，Ｃｌ2 ，ＳＯ2 など還元性
ガスや溶液に著しく耐食効果を示す合金である。６．０
％未満では、その効果が不足し、２０％を越えると、Ｎ
ｉ−Ｍｏ系の金属間化合物を粒界等に析出し、脆化をき
たし、問題である。
素樹脂成形等で発生するＦ，Ｃｌ2 ，ＳＯ2 など還元性
ガスや溶液に著しく耐食効果を示す合金である。６．０
％未満では、その効果が不足し、２０％を越えると、Ｎ
ｉ−Ｍｏ系の金属間化合物を粒界等に析出し、脆化をき
たし、問題である。
【００１５】Ｃ ０．１％以下 本合金が属する、主に耐食性維持に作用するＮｉ−Ｃｒ
−Ｍｏ系合金において、Ｃが０．１％を越えると粒界に
炭化物を形成し、粒界腐蝕を起しやすくなり、かつ、マ
トリックスにＣの固溶度が増加するため、本合金に、必
要な所定の機械的性質とくに靭性が不足し、前記と同
様、熱影響によるクラックが入り易くなり、問題を生じ
る。
−Ｍｏ系合金において、Ｃが０．１％を越えると粒界に
炭化物を形成し、粒界腐蝕を起しやすくなり、かつ、マ
トリックスにＣの固溶度が増加するため、本合金に、必
要な所定の機械的性質とくに靭性が不足し、前記と同
様、熱影響によるクラックが入り易くなり、問題を生じ
る。
【００１６】Ｆｅ ５．０％以下 Ｆｅの少量含有により、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の安定化
と機械的強度の維持に有効であるが、５．０％を越える
と、フッ素樹脂成形などで発生するフッ素ガス等に侵蝕
され、耐食性が低下し好ましくない。
と機械的強度の維持に有効であるが、５．０％を越える
と、フッ素樹脂成形などで発生するフッ素ガス等に侵蝕
され、耐食性が低下し好ましくない。
【００１７】Ｗ ２．０〜１０％ Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金において、ＷはＮｉ−Ｃｒ−Ｍ
ｏ合金に固溶することにより、その相の安定化と耐食性
向上への補助作用を与えると共に、その合金の硬さの上
昇にも寄与する。２．０％以下ではその作用が不十分で
あり、１０％を越えると、Ｗとの金属間化合物を形成し
やすくなり、脆化が起こり問題である。
ｏ合金に固溶することにより、その相の安定化と耐食性
向上への補助作用を与えると共に、その合金の硬さの上
昇にも寄与する。２．０％以下ではその作用が不十分で
あり、１０％を越えると、Ｗとの金属間化合物を形成し
やすくなり、脆化が起こり問題である。
【００１８】Ｎｉ 残量 Ｎｉは本耐食性合金の主効果を示す元素であり、本合金
の基礎合金として残重量％とする。
の基礎合金として残重量％とする。
【００１９】ＷＢ粉末４〜５０重量部 本発明において、上述の合金粉末に、さらにＷＢの粉末
を均一に分散させて、硬さと耐摩耗性を向上させる。Ｗ
Ｂ粉末を添加・分散させない焼結合金では、成形機用シ
リンダとしての硬さが低く過ぎて、摩耗やスクリュなら
びにチェックリングとの凝着・かじりを発生しやすい問
題がある。ＷＢの硬さはＨＶ ３７００ｋｇ／ｍｍ2 で
あり、ＷＣのＨＶ １８００ｋｇ／ｍｍ2 に比べて著し
く高くなる。このため、耐摩耗性ならびに硬さの上昇に
は、前記特開平４−１８７７４６号公報のＷＣ添加の場
合より一層顕著である。なおＷＢ粉末の代わりとして、
周期律表のＩＶａ族、Ｖａ族あるいはＶＩａ族に属する
Ｗ以外の硼化物の粉末も用いることができる。
を均一に分散させて、硬さと耐摩耗性を向上させる。Ｗ
Ｂ粉末を添加・分散させない焼結合金では、成形機用シ
リンダとしての硬さが低く過ぎて、摩耗やスクリュなら
びにチェックリングとの凝着・かじりを発生しやすい問
題がある。ＷＢの硬さはＨＶ ３７００ｋｇ／ｍｍ2 で
あり、ＷＣのＨＶ １８００ｋｇ／ｍｍ2 に比べて著し
く高くなる。このため、耐摩耗性ならびに硬さの上昇に
は、前記特開平４−１８７７４６号公報のＷＣ添加の場
合より一層顕著である。なおＷＢ粉末の代わりとして、
周期律表のＩＶａ族、Ｖａ族あるいはＶＩａ族に属する
Ｗ以外の硼化物の粉末も用いることができる。
【００２０】またＷＢ等上記硼化物の粉末の粒径は５〜
１００μｍであるのが好ましい。５μｍ未満であると均
一に分散せず、１００μｍを超えるとライニング層の強
度が低下するため好ましくない。
１００μｍであるのが好ましい。５μｍ未満であると均
一に分散せず、１００μｍを超えるとライニング層の強
度が低下するため好ましくない。
【００２１】図１はシリンダ母材内にライニング層形成
用の芯金を挿入した状態を示す概略断面図であり、合金
粉末充填前の状態を示す。図１に示すように、ホッパー
用開口部４１を有し、高強度鋼材等からなるシリンダ母
材１の内側に、複合シリンダのシリンダ部を形成するた
めの芯金２を挿入することにより、シリンダ母材１と芯
金２との間に環状の中空部３を形成する。芯金２の両端
及びシリンダ母材１の両端をともに、蓋４，５を溶接等
で接合することによりシールする。この場合、ライニン
グ用の合金粉末は開口部４１より入れることになるが、
場合によっては、蓋４，５の一方を合金粉末充填後にシ
ールするようにしても良い。合金粉末の充填はシリンダ
母材に振動を適当に与えることにより行うのが好まし
い。最後にホッパー用開口部４１も、蓋８によりシール
する。なお芯金２及び蓋４，５は軟鋼等により作製す
る。また芯金２は図のように中空である必要はなく、中
実であっても良い。
用の芯金を挿入した状態を示す概略断面図であり、合金
粉末充填前の状態を示す。図１に示すように、ホッパー
用開口部４１を有し、高強度鋼材等からなるシリンダ母
材１の内側に、複合シリンダのシリンダ部を形成するた
めの芯金２を挿入することにより、シリンダ母材１と芯
金２との間に環状の中空部３を形成する。芯金２の両端
及びシリンダ母材１の両端をともに、蓋４，５を溶接等
で接合することによりシールする。この場合、ライニン
グ用の合金粉末は開口部４１より入れることになるが、
場合によっては、蓋４，５の一方を合金粉末充填後にシ
ールするようにしても良い。合金粉末の充填はシリンダ
母材に振動を適当に与えることにより行うのが好まし
い。最後にホッパー用開口部４１も、蓋８によりシール
する。なお芯金２及び蓋４，５は軟鋼等により作製す
る。また芯金２は図のように中空である必要はなく、中
実であっても良い。
【００２２】図２は、合金粉末３ａが充填された状態を
示す概略断面図である。合金粉末を密封充填したシリン
ダを、図３に示すような構造のＨＩＰ装置７内に装填
し、ＨＩＰ処理を行うが、通常のＨＩＰ処理条件は温度
１０００〜１１５０℃、圧力１０００〜１５００ａｔｍ
であり、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中で１〜５時間
行う。なお図３における白抜矢印は、接合体６に加わる
圧力の方向を概略的に示している。
示す概略断面図である。合金粉末を密封充填したシリン
ダを、図３に示すような構造のＨＩＰ装置７内に装填
し、ＨＩＰ処理を行うが、通常のＨＩＰ処理条件は温度
１０００〜１１５０℃、圧力１０００〜１５００ａｔｍ
であり、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中で１〜５時間
行う。なお図３における白抜矢印は、接合体６に加わる
圧力の方向を概略的に示している。
【００２３】ＨＩＰ処理を行った後の接合体６は、切削
加工等により蓋４，５を除去する。次いで芯金２を除去
し、シリンダ内面の仕上げを行う。以上により作製され
る複合シリンダは、ライニング層がＨＩＰプロセスによ
り焼結形成されるため、Ｆｅがシリンダ母材から余分に
侵入することがなく、優れた硬さ及び耐食性を有する。
加工等により蓋４，５を除去する。次いで芯金２を除去
し、シリンダ内面の仕上げを行う。以上により作製され
る複合シリンダは、ライニング層がＨＩＰプロセスによ
り焼結形成されるため、Ｆｅがシリンダ母材から余分に
侵入することがなく、優れた硬さ及び耐食性を有する。
【００２４】上述した本発明の複合シリンダには適切な
熱処理を施し、シリンダ母材を強度上有利な金属組織の
構成にすることにより、シリンダ母材の強度を向上さ
せ、ライニング層の耐クラック性を向上させうる。この
ため、面積率でその金属組織の２０％以上をベイナイト
にし、残部をソルバイトにより形成するのが好ましい。
ベイナイトが２０％未満であると、十分な強度が得られ
ず好ましくない。
熱処理を施し、シリンダ母材を強度上有利な金属組織の
構成にすることにより、シリンダ母材の強度を向上さ
せ、ライニング層の耐クラック性を向上させうる。この
ため、面積率でその金属組織の２０％以上をベイナイト
にし、残部をソルバイトにより形成するのが好ましい。
ベイナイトが２０％未満であると、十分な強度が得られ
ず好ましくない。
【００２５】このような熱処理を施す場合に最適なシリ
ンダ母材として、亜共析または共析の合金鋼を用いるこ
とが好ましい。合金鋼として、Ｃｒ−Ｍｏ鋼を用いる場
合、化学成分の含有量はＣ ０．３〜０．５重量％、Ｓ
ｉ ０．１５〜０．３５重量％、Ｍｎ ０．３〜１．５
重量％、Ｐ ０．０３重量％以下、Ｓ ０．０３重量％
以下、Ｃｒ ０．７〜１．５重量％、Ｍｏ ０．１〜
０．５重量％とするのが強度上好ましい。日本工業規格
（ＪＩＳ Ｇ ４１０５）に規定されるＳＣＭ４４０，
ＳＣＭ４４５相当のＣｒ−Ｍｏ鋼が強度上特に好まし
い。
ンダ母材として、亜共析または共析の合金鋼を用いるこ
とが好ましい。合金鋼として、Ｃｒ−Ｍｏ鋼を用いる場
合、化学成分の含有量はＣ ０．３〜０．５重量％、Ｓ
ｉ ０．１５〜０．３５重量％、Ｍｎ ０．３〜１．５
重量％、Ｐ ０．０３重量％以下、Ｓ ０．０３重量％
以下、Ｃｒ ０．７〜１．５重量％、Ｍｏ ０．１〜
０．５重量％とするのが強度上好ましい。日本工業規格
（ＪＩＳ Ｇ ４１０５）に規定されるＳＣＭ４４０，
ＳＣＭ４４５相当のＣｒ−Ｍｏ鋼が強度上特に好まし
い。
【００２６】合金鋼として、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼を用い
る場合、化学成分の含有量はＣ ０．３〜０．５重量
％、Ｓｉ ０．１５〜０．３５重量％、Ｍｎ ０．３〜
１．５重量％、Ｐ ０．０３重量％以下、Ｓ ０．０３
重量％以下、Ｎｉ ３．０重量％以下、Ｃｒ ０．７〜
１．５重量％、Ｍｏ ０．１〜０．５重量％とするのが
強度上好ましい。日本工業規格（ＪＩＳ Ｇ ４１０
３）に規定されるＳＮＣＭ４３９相当のＮｉ−Ｃｒ−Ｍ
ｏ鋼が強度上特に好ましい。
る場合、化学成分の含有量はＣ ０．３〜０．５重量
％、Ｓｉ ０．１５〜０．３５重量％、Ｍｎ ０．３〜
１．５重量％、Ｐ ０．０３重量％以下、Ｓ ０．０３
重量％以下、Ｎｉ ３．０重量％以下、Ｃｒ ０．７〜
１．５重量％、Ｍｏ ０．１〜０．５重量％とするのが
強度上好ましい。日本工業規格（ＪＩＳ Ｇ ４１０
３）に規定されるＳＮＣＭ４３９相当のＮｉ−Ｃｒ−Ｍ
ｏ鋼が強度上特に好ましい。
【００２７】本発明では、母材を上述の金属組織の構成
とするため、複合シリンダに熱処理を施すが、この熱処
理方法を図４の熱処理パターンにより説明する。ここで
図４の横軸は時間、縦軸は温度を示し、熱処理パターン
上のＡは焼入加熱工程、Ｂは冷却工程、Ｃは保持工程、
Ｄは焼戻し加熱工程を示している。本発明においては、
Ａに示す８５０〜９５０℃加熱工程の後、Ｂに示す冷却
工程においてベイナイト変態を起こす温度領域まで冷却
するが、この時の冷却速度は４０〜１００℃／分であ
る。冷却速度が４０℃／分未満であるとトルースタイト
を生じ、１００℃／分を超えるとライニング層の内面に
割れが生じやすくなる。
とするため、複合シリンダに熱処理を施すが、この熱処
理方法を図４の熱処理パターンにより説明する。ここで
図４の横軸は時間、縦軸は温度を示し、熱処理パターン
上のＡは焼入加熱工程、Ｂは冷却工程、Ｃは保持工程、
Ｄは焼戻し加熱工程を示している。本発明においては、
Ａに示す８５０〜９５０℃加熱工程の後、Ｂに示す冷却
工程においてベイナイト変態を起こす温度領域まで冷却
するが、この時の冷却速度は４０〜１００℃／分であ
る。冷却速度が４０℃／分未満であるとトルースタイト
を生じ、１００℃／分を超えるとライニング層の内面に
割れが生じやすくなる。
【００２８】次いでＣに示す３００〜５５０℃の保持工
程によりベイナイト変態を起こさせる。ベイナイト変態
を起こさせる領域が３００℃未満であると、低温でのシ
リンダ母材の変態膨張によりライニング層の内面に割れ
が生じやすくなり、５５０℃を超えるとパーライト変態
が生じて母材に強度が付与されない。保持工程Ｃにおけ
る保持時間は１０分以上である。保持時間が１０分未満
であると、シリンダ母材のベイナイト量が２０％未満と
なり、十分な強度が得られなくなる。
程によりベイナイト変態を起こさせる。ベイナイト変態
を起こさせる領域が３００℃未満であると、低温でのシ
リンダ母材の変態膨張によりライニング層の内面に割れ
が生じやすくなり、５５０℃を超えるとパーライト変態
が生じて母材に強度が付与されない。保持工程Ｃにおけ
る保持時間は１０分以上である。保持時間が１０分未満
であると、シリンダ母材のベイナイト量が２０％未満と
なり、十分な強度が得られなくなる。
【００２９】次いでＥに示す５５０〜６５０℃の温度で
アニールを行う。アニール温度が５５０℃未満であると
残留応力除去というアニールの目的を果たせず、６５０
℃を超えると金属組織に影響を及ぼし母材の強度が低下
する。アニール時間は１〜５時間である。アニール時間
が１時間未満であると十分に残留応力を除去できず、５
時間を超えてもその効果に著しい変化はない。
アニールを行う。アニール温度が５５０℃未満であると
残留応力除去というアニールの目的を果たせず、６５０
℃を超えると金属組織に影響を及ぼし母材の強度が低下
する。アニール時間は１〜５時間である。アニール時間
が１時間未満であると十分に残留応力を除去できず、５
時間を超えてもその効果に著しい変化はない。
【００３０】最後にＦに示すように室温まで冷却する。
以上により作製される本発明の複合シリンダは、シリン
ダ母材の強度が著しく向上するためライニング層にかか
る歪が小さくなり、ライニング層はさらに優れた疲労強
度、特に耐クラック性を有するようになる。
以上により作製される本発明の複合シリンダは、シリン
ダ母材の強度が著しく向上するためライニング層にかか
る歪が小さくなり、ライニング層はさらに優れた疲労強
度、特に耐クラック性を有するようになる。
【００３１】
実施例１ 図２に示す構造の接合体を上述の方法により作製した。
ライニング層を形成する合金材料として、Ｃｒ １６重
量％、Ｓｉ ０．４重量％、Ｍｎ ０．９重量％、Ｍｏ
１６重量％、Ｃ ０．０６重量％、Ｆｅ ４．０重量
％、Ｗ ４．０重量％、残部実質的にＮｉ及び不可避的
不純物からなる合金のアトマイズ粉末１００重量部当
り、粒径５〜３０μｍのＷＢ粉末２０重量部を均一に分
散させた。シリンダ母材にはＳＣＭ４４０を用いた。次
いで、粉末が密封された上記接合体を図３に示すような
構造のＨＩＰ装置内に充填し、ＨＩＰ処理を施した。こ
の時のＨＩＰ処理条件は、温度１１００℃、圧力１００
０ａｔｍであり、Ａｒ不活性ガス雰囲気中で４時間行う
ことにより複合シリンダを得た。
ライニング層を形成する合金材料として、Ｃｒ １６重
量％、Ｓｉ ０．４重量％、Ｍｎ ０．９重量％、Ｍｏ
１６重量％、Ｃ ０．０６重量％、Ｆｅ ４．０重量
％、Ｗ ４．０重量％、残部実質的にＮｉ及び不可避的
不純物からなる合金のアトマイズ粉末１００重量部当
り、粒径５〜３０μｍのＷＢ粉末２０重量部を均一に分
散させた。シリンダ母材にはＳＣＭ４４０を用いた。次
いで、粉末が密封された上記接合体を図３に示すような
構造のＨＩＰ装置内に充填し、ＨＩＰ処理を施した。こ
の時のＨＩＰ処理条件は、温度１１００℃、圧力１００
０ａｔｍであり、Ａｒ不活性ガス雰囲気中で４時間行う
ことにより複合シリンダを得た。
【００３２】実施例２ 実施例１と同様に接合体を作製した。ライニング層を形
成する合金材料として、実施例と同様、Ｃｒ ２２重量
％、Ｓｉ ０．３重量％、Ｍｎ ０．５重量％、Ｍｏ
１１重量％、Ｃ ０．０４重量％、Ｆｅ ３．０重量
％、Ｗ ３．０重量％、残部実質的にＮｉ及び不可避的
不純物からなる合金のアトマイズ粉末１００重量部当
り、粒径５〜３０μｍのＷＢ粉末３０重量部を均一に分
散させた。ここで用いたシリンダ母材はＳＮＣＭ４３９
である。次いで、粉末が密封された上記接合体に前記実
施例１と同様のＨＩＰ処理を施し、複合シリンダを得
た。
成する合金材料として、実施例と同様、Ｃｒ ２２重量
％、Ｓｉ ０．３重量％、Ｍｎ ０．５重量％、Ｍｏ
１１重量％、Ｃ ０．０４重量％、Ｆｅ ３．０重量
％、Ｗ ３．０重量％、残部実質的にＮｉ及び不可避的
不純物からなる合金のアトマイズ粉末１００重量部当
り、粒径５〜３０μｍのＷＢ粉末３０重量部を均一に分
散させた。ここで用いたシリンダ母材はＳＮＣＭ４３９
である。次いで、粉末が密封された上記接合体に前記実
施例１と同様のＨＩＰ処理を施し、複合シリンダを得
た。
【００３３】実施例３ 実施例１，２と同様に得た複合シリンダに熱処理を施し
た。この時の熱処理条件は、加熱温度９００℃（図４に
示すＡ）、冷却速度５０℃／分（図４に示すＢ）、ベイ
ナト変態を起こす温度４５０℃及び保持時間２０分（図
４に示すＣ）、加熱速度５℃／分（図４に示すＤ）、ア
ニール温度６００℃及び保持時間５時間（図４に示す
Ｅ）とした。以上により形成された複合シリンダの母材
の金属組織は、面積率で約６０％のベイナイトと約４０
％のソルバイとからなっていた。
た。この時の熱処理条件は、加熱温度９００℃（図４に
示すＡ）、冷却速度５０℃／分（図４に示すＢ）、ベイ
ナト変態を起こす温度４５０℃及び保持時間２０分（図
４に示すＣ）、加熱速度５℃／分（図４に示すＤ）、ア
ニール温度６００℃及び保持時間５時間（図４に示す
Ｅ）とした。以上により形成された複合シリンダの母材
の金属組織は、面積率で約６０％のベイナイトと約４０
％のソルバイとからなっていた。
【００３４】上述した本実施例の複合シリンダについ
て、ライニング層の耐摩耗性、耐食性、シリンダ母材の
強度を測定した。耐摩耗性については、成形機用シリン
ダから大きさ１０ｍｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍの試料を採
取し、＃４００の研磨紙に荷重２．０ｋｇで押圧し、４
８０ｍの距離を摺動させた後に、ライニング材の摩耗量
を調べた。この結果を、比較例の従来の窒化鋼製シリン
ダの結果を１０とした時の相対値により表わし、耐摩耗
性を評価した。
て、ライニング層の耐摩耗性、耐食性、シリンダ母材の
強度を測定した。耐摩耗性については、成形機用シリン
ダから大きさ１０ｍｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍの試料を採
取し、＃４００の研磨紙に荷重２．０ｋｇで押圧し、４
８０ｍの距離を摺動させた後に、ライニング材の摩耗量
を調べた。この結果を、比較例の従来の窒化鋼製シリン
ダの結果を１０とした時の相対値により表わし、耐摩耗
性を評価した。
【００３５】耐食性については、成形機用シリンダから
大きさ４ｍｍ×１．５ｍｍ×１０ｍｍの試料を採取し、
５０℃の１０％ＨＣｌ水溶液中に２４時間浸漬した後
に、ライニング材の腐食減量率を調べた。この結果を、
比較例として従来の窒化鋼製シリンダの結果を１０とし
た時の相対値により表わし、耐食性を評価した。シリン
ダ母材の強度については、母材から引張試験試料を採取
し、母材強度として最も重要な０．２％耐力を計測し
た。これらの結果をまとめて表１に示す。
大きさ４ｍｍ×１．５ｍｍ×１０ｍｍの試料を採取し、
５０℃の１０％ＨＣｌ水溶液中に２４時間浸漬した後
に、ライニング材の腐食減量率を調べた。この結果を、
比較例として従来の窒化鋼製シリンダの結果を１０とし
た時の相対値により表わし、耐食性を評価した。シリン
ダ母材の強度については、母材から引張試験試料を採取
し、母材強度として最も重要な０．２％耐力を計測し
た。これらの結果をまとめて表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】表１から明らかなように、実施例１，２の
複合シリンダにおいて、ライニング層は従来の窒化鋼製
シリンダに比べて優れた耐摩耗性及び耐食性を有してい
る。実施例３の複合シリンダにおいては、適切な熱処理
が施されているため、シリンダ母材の強度が著しく向上
している。このため、ライニング層にかかる歪が小さく
なり、ライニング層の疲労強度及び耐クラック性が向上
する。
複合シリンダにおいて、ライニング層は従来の窒化鋼製
シリンダに比べて優れた耐摩耗性及び耐食性を有してい
る。実施例３の複合シリンダにおいては、適切な熱処理
が施されているため、シリンダ母材の強度が著しく向上
している。このため、ライニング層にかかる歪が小さく
なり、ライニング層の疲労強度及び耐クラック性が向上
する。
【００３８】なお本実施例においては、単軸の複合シリ
ンダを例にとって述べたが、複数軸の複合シリンダにす
ることも可能であり、この場合も良好な結果を発揮する
ことは勿論である。また本実施例においては、複合シリ
ンダの芯金を中空構造のものを用いたが、中実構造のも
のを用いても良好な効果を発揮することは勿論である。
ンダを例にとって述べたが、複数軸の複合シリンダにす
ることも可能であり、この場合も良好な結果を発揮する
ことは勿論である。また本実施例においては、複合シリ
ンダの芯金を中空構造のものを用いたが、中実構造のも
のを用いても良好な効果を発揮することは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】本発明の複合シリンダは、フッ素系樹脂
成形用に要求される著しく高い耐食性を保有させると共
に耐摩耗性をも兼備させるために、最適な成分組成の合
金によりライニング層を形成し、かつその合金がＨＩＰ
プロセスによりシリンダ母材に加圧焼結された構成にな
っている。このため、ライニング層がシリンダ母材から
侵入するＦｅを含むことなく被覆され、優れた耐摩耗性
及び耐食性を有している。また適切な熱処理により、シ
リンダ母材の強度が著しく向上するため、ライニング層
にかかる歪が小さくなり、ライニング層の疲労強度及び
耐クラック性が向上している。
成形用に要求される著しく高い耐食性を保有させると共
に耐摩耗性をも兼備させるために、最適な成分組成の合
金によりライニング層を形成し、かつその合金がＨＩＰ
プロセスによりシリンダ母材に加圧焼結された構成にな
っている。このため、ライニング層がシリンダ母材から
侵入するＦｅを含むことなく被覆され、優れた耐摩耗性
及び耐食性を有している。また適切な熱処理により、シ
リンダ母材の強度が著しく向上するため、ライニング層
にかかる歪が小さくなり、ライニング層の疲労強度及び
耐クラック性が向上している。
【図１】シリンダ母材内に芯金を挿入した状態を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【図２】シリンダ内にライニング用合金粉末を充填した
状態を示す概略断面図である。
状態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の複合シリンダを製造するためのＨＩＰ
装置を示す概略断面図である。
装置を示す概略断面図である。
【図４】本発明の一実施例による複合シリンダの熱処理
パターン図である。
パターン図である。
１ シリンダ母材、２ 芯金、３ 中空部、３ａ
合金粉末、４，５，８ 蓋、６ 接合体、７
ＨＩＰ装置、３１，３２ 端部、４１ ホッパー
用開口部。
合金粉末、４，５，８ 蓋、６ 接合体、７
ＨＩＰ装置、３１，３２ 端部、４１ ホッパー
用開口部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84 B22F 7/00 - 7/08 C22C 19/00 - 19/07
Claims (4)
- 【請求項１】 ライニング層とシリンダ母材とからなる
複合シリンダにおいて、ライニング層はＣｒ １０〜３
０重量％、Ｓｉ ０．５重量％以下、Ｍｎ１．０重量％
以下、Ｍｏ ６．０〜２０重量％、Ｃ ０．１重量％以
下、Ｆｅ５．０重量％以下、Ｗ ２．０〜１０重量％、
残部実質的にＮｉ及び不可避的不純物からなる合金のア
トマイズ粉末１００重量部当り、ＷＢ粉末４〜５０重量
部を均一に分散させた粉末を焼結してなることを特徴と
するプラスチック成形機用複合シリンダ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の複合シリンダにおい
て、シリンダ母材の金属組織は面積率でベイナイト２０
％以上、残部ソルバイトからなることを特徴とするプラ
スチック成形機用複合シリンダ。 - 【請求項３】 請求項２に記載の複合シリンダにおい
て、シリンダ母材はＣ０．３〜０．５重量％、Ｓｉ
０．１５〜０．３５重量％、Ｍｎ ０．３〜１．５重量
％、Ｐ ０．０３重量％以下、Ｓ ０．０３重量％以
下、Ｃｒ ０．７〜１．５重量％、Ｍｏ ０．１〜０．
５重量％、残部実質的にＦｅ及び不可避的不純物からな
るＣｒ−Ｍｏ鋼であることを特徴とするプラスチック成
形機用複合シリンダ。 - 【請求項４】 請求項２に記載の複合シリンダにおい
て、シリンダ母材はＣ０．３〜０．５重量％、Ｓｉ
０．１５〜０．３５重量％、Ｍｎ ０．３〜１．５重量
％、Ｐ ０．０３重量％以下、Ｓ ０．０３重量％以
下、Ｎｉ ３．０重量％以下、Ｃｒ ０．７〜１．５重
量％、Ｍｏ ０．１〜０．５重量％、残部実質的にＦｅ
及び不可避的不純物からなるＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼である
ことを特徴とするプラスチック成形機用複合シリンダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25394393A JP3293274B2 (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | プラスチック成形機用複合シリンダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25394393A JP3293274B2 (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | プラスチック成形機用複合シリンダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07108577A JPH07108577A (ja) | 1995-04-25 |
| JP3293274B2 true JP3293274B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=17258154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25394393A Expired - Lifetime JP3293274B2 (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | プラスチック成形機用複合シリンダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3293274B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10317357B4 (de) * | 2003-04-15 | 2006-10-26 | 3+Extruder Gmbh | Extruder |
| JP5253962B2 (ja) * | 2008-10-23 | 2013-07-31 | 住友重機械工業株式会社 | 耐磨耗性ライニング層の製造方法および複合シリンダ |
-
1993
- 1993-10-12 JP JP25394393A patent/JP3293274B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07108577A (ja) | 1995-04-25 |
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