JPH0723486B2

JPH0723486B2 - 多軸複合シリンダの製造法

Info

Publication number: JPH0723486B2
Application number: JP62152360A
Authority: JP
Inventors: 一郎草部; 孝一梅田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-06-17
Filing date: 1987-06-17
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPS63312902A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、プラスチック材料や食品材料の混練等に用い
られる多軸複合シリンダを得るための改善された製造手
段の提供に関する。

（従来の技術）プラスチック材料や食品材料の混練に当っては、シリン
ダ内にスクリュまたはロータを可回動に装設し、複数の
材料をシリンダ内に投入し、スクリュまたはロータの回
動により、その混練と移送とを行なうのであるが、この
さい同シリンダにおける内径面形状は、一般的に２本の
スクリュまたはロータが並設される２個の孔が、その軸
方向において相互に連通状に開設された断面形状とさ
れ、また同内径面は材料の流動される際の摩擦による摩
耗や、材料とともに添加される各種有機物の熱分解によ
り発生する物質によって腐食を受けるのである。このた
めそのシリンダ内径面には、耐食性、耐摩耗性の合金粉
末を表面ガードとして被着させるのであるが、この点に
ついては次のような先行技術が存在する。即ち、特開昭
60−181208号に開示されるように、一体鋼材から成るシ
リンダ胴に形成されたスクリュー孔内壁面に、耐摩耗性
または耐食性の合金粉末を充填し、熱間等方圧加圧装置
（HIPプレス手段として既知のもの）によって、成形か
つ焼結被着させたものであり、また同号公報にはそれ以
前の旧来技術として、例えば２つ割りとしたバイメタル
製ライナを内径面に合体溶接させるもの、同ライナーと
シリンダを共に２つ割り状として合体溶接するもの、あ
るいはシリンダ内径面に中子を入れて、合金溶湯を流し
込んで被着させるもの等も開示されていることは、同号
公報記載の通りである。

（発明が解決しようとする問題点）上記したシリンダ胴に形成されるスクリュー孔内壁面
に、耐摩耗性、耐食性合金粉末を充填し、これをHIPプ
レス手段によって一体に焼結被着させる手段は、次の点
において問題がある。即ち同手段においては、そのシリ
ンダ胴における一対の平行しかつ連通部を有するスクリ
ュ孔内に、それぞれ中空中子を同心に挿入し、スクリュ
孔と中子との空間内に目的の合金粉末を充填し、HIPプ
レス手段によって同粉末をスクリュ孔内面に焼結被着さ
せるのであるが、HIP処理後は、中空中子および両中子
間に充填され焼結一体化した合金粉末による壁部分を、
全て切削除去することによって、相連なる２つのスクリ
ュ孔内径面を所定形状寸法のもとに加工成形する手段が
必須とされるのであり、この切削加工には多数の工数を
有するのみならず、内径面の断面形状は切削という機械
加工可能な形状範疇に制約される不利があるし、また中
子および相並ぶ中子間に壁状に形成される合金部分は、
何れも切削除去されるため、材料的にもロスを生じるこ
とになる。また内径面の断面形状が、切削という機械加
工可能な形状の範囲に制約されることは、押出しや混練
機能の向上に必要とされるシリンダ孔内径面の必要形状
が得られないという結果を招来することにもなるのであ
る。

（問題点を解決するための手段）本発明は、かかる中子使用、金属粉末のHIP処理による
一体焼結被着手段における上記の問題点を解決するた
め、内径面ガード用の金属粉末をHIP処理によって内径
面上に一体に被着させるとともに、中子によってその内
径面形状を正確に規制し、かつ同中子を事後引抜きある
いは押出可能とすることにより、切削除去加工を必要と
することなく、所望断面形状、寸法を持つシリンダ内径
面が容易に得られるようにしたものである。

すなわち、本発明は、シリンダにおける少なくとも２以
上のかつ軸方向において連通部を有する孔からなるシリ
ンダ内径面に、この内径面ガード用の金属粉末を熱間等
方圧加圧することによってライニング層を形成するよう
にした多軸複合シリンダの製造法において、前記シリンダ内に、その内径面と同等断面形状であると
ともにシリンダ構成金属材料より熱膨張係数の大きな金
属材料でかつ熱間等方圧加圧時において金属粉末との拡
散接合を防止する性質を有する中子を挿入し、この中子
の外周面と前記シリンダ内径面との間に形成した空間に
前記金属粉末を充填してこの金属粉末を熱間等方圧加圧
によってシリンダ内径面上に焼結させ、その後、前記シ
リンダ及び中子をともに放冷してから中子をシリンダか
ら抜き出すことを特徴とする。

具体的には、中子の外周面に離型剤をコーティングする
ことによって中子に金属粉末との拡散接合を防止する性
質が付与される。

また、上記離型剤は、無機質離型剤でかつ無機質粒径が
150μ以下であることが好ましい。

（作用）本発明では、中子がシリンダ構成金属材料より熱膨張係
数の大きな金属材料よりなり、かつ熱間等方圧加圧時に
おいて金属粉末との拡散接合を防止する性質を有するの
で、熱間等方圧加圧後の冷却過程においてシリンダ及び
中子をともに放冷すると、中子がシリンダよりも大きく
収縮し、その収縮によって中子と金属粉末よりなるライ
ニング層との間に間隙が生じる。

（実施例）以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳述する。

第１、２、３各図において例示するように、第２図で示
したシリンダ３における２本のスクリュまたはロータが
装設されるように、軸方向に平行して並設されかつその
軸方向において互いに連通部5bによって連通状とされた
２個の孔5a,5aから成るシリンダ内径面3a内に、前記孔5
a,5aと対応する柱状部2a,2aと、連通部5bと対応する壁
状部2bから成る中実の単一中子２を、シリンダ内径面3a
との間に、ガード用金属粉末充填用の空間４を存して同
心に挿入するのであり、このさい同中子２の材質をシリ
ンダ３の材質よりも、熱膨脹係数の大きな金属材質のも
のとし、かつ同中子２の全外周面上には、第１図で示す
ように無機質系材料による離型剤１を所要膜厚下に一体
にコーティングさせるのである。しかる後、前記空間４
内に耐摩耗性、耐食性等のガード用金属粉末（図示省
略）を充填し、公知の熱間等方圧加圧装置内に封入して
ガード用金属粉末をシリンダ内径面3aに一体に被着させ
るのである。HIP処理後、シリンダ３を装置より取出し
て常温に放冷すれば、中子２とシリンダ３における熱膨
脹差によって、シリンダ３の内径面3aと中子２との間に
生じる間隙の発生により、また中子２の外周面には離型
剤１をコーティングしてあることと相まって、シリンダ
３の軸方向両端の封塞部分を切断することにより、中子
２は容易に引抜きまたは押出しによって離脱取出しが得
られ、第３図において示すようにそのシリンダ内径面3a
の全面に亘ってガード用金属材料によるライニング層６
が一体化されたシリンダ３が得られ、従来のような切削
加工による必要なく、予じめシリンダ内径面3aと中子２
との各同等断面形状、寸法を、熱膨脹差を見越して正確
に設定して置くことにより、所望の断面形状、寸法（ラ
イニング層６を含む）のシリンダ内径面3aを持つシリン
ダ３が無切削体に正確かつ容易に得られることになり、
事後の内径面仕上処理としては、ライニング層６に対す
る軽度の研磨（ポリッシング）程度で足り、非定常な断
面形状を持つシリンダ内径面3aでも、高精度下に実現し
たシリンダ３を提供することが可能となるのである。

第２図において、シリンダ３は例えばSCM440等の鋼材に
よって製作され、実施例では軸方向に亘り一対に平行
し、かつ軸方向に沿う連通部5bによって隣接するスクリ
ュまたはロータの挿入される孔5a,5aが穿設される。こ
れに対し本発明において用いる単一中子２は、その素材
としては、シリンダ３に対し熱膨脹係数が少なくとも、
４×10^-6cm/℃以上大きい金属材料、例えばオーステナ
イトステンレス鋼材等を用いることにより、常温（室
温）でのシリンダ３の前記孔5a,5aから成るシリンダ内
径面3aと、中子２との境界に間隙を発生させるようにす
るのである。単一中子２の断面形状はシリンダ内径面3a
による一対の孔5a,5aを連ねた断面形状と同等形状の一
対の柱状部2a,2aと、連通部5bを横断して両柱状部2a,2a
をつなぐ壁状部2bとが一体に連続形成された中実体のも
のとされ、寸法的には中子２の全体周面とシリンダ内径
面3aとの間に、略眼鏡形の粉末充填用の空間４が形成さ
れるものとする。このように単一の中子２とすることに
よって、多軸シリンダへの挿入セットがきわめて容易で
あるとともに、壁状部2bの存在により連通部5bの形状を
正確に規制できるし、シリンダ内径面3aに沿うガード用
金属層面の均一な規定が容易である。

また、この中子２は、熱間等方圧加圧時において金属粉
末との拡散接合を防止する性質を有し、具体的には、こ
の性質は、中子２の外周面に離型剤をコーティングする
ことによって付与されている。これはシリンダ３および
中子２の両者は共に金属材料であるとともに、ガード用
として金属粉末を用いるため、後のHIP処理によって拡
散接合をさけるとともに、中子２の離脱を容易化するた
めのものであり、このさい同離型剤１の素材としては10
0％無機質からなる水性の一液型ペーストを用いる。こ
れは熱に対する悪影響を防ぐためで、例えばジルコニア
＋純水＋無機質バインダの混合剤によるペースト等を用
い、中子２の全外周面に厚さ0.3t程度にスプレーコーテ
ィングし、室温硬化（15℃×1Hr）させ、鉛筆硬度4H以
上であることをチェックした後、この単一中子２をシリ
ンダ内径面3a内に同心に内装するのである。HIP処理に
当っては従来の用法と同様で、シリンダ３の軸方向両端
を封塞した上、全体をHIP装置内に封入し、例えば1150
℃の加熱温度、1000kg/cm²×4Hrの加圧条件によって等
方圧加圧を施すことにより、前記区間４内に充填した例
えばCo基耐摩耗、耐食合金粉末をシリンダ内径面3a側に
一体に被着させて、ライニング層６を形成させる。HIP
処理後、取出して放冷したシリンダ３の封塞両端を切断
し、単一中子２を押出し、容易に脱型することが出来
る。

このさい内径面3aの寸法はHIP処理前の中子２の径（HIP
処理前後の直径は不動）プラス50〜100μ／φ65の結果
を得ることができた。このさいその内径面3aの表面粗度
は離型剤１が付着したままでRmax6〜８の範囲であり、
簡単な表面ポリッシングによって、２〜3s程度の通常使
用されるシリンダ内径面の表面粗度仕様値を得ることが
可能である。尚前記離型剤１において、無機質から成る
水性の一液型ペーストを用いるに当っては、HIP処理後
の境界表面粗度維持のためには、その無機質の粒径は15
0μ以下のものとすることが望ましい。上記した実施例
はもとより１例に止まり、また離型剤１のコーティング
膜厚は0.05〜0.4mmの範囲が適当とされるが、上記した
諸条件の他、適宜の変更は可能である。

（発明の効果）本発明方法によれば、熱間等方圧加圧後にシリンダ及び
中子をともに放冷すると、中子がシリンダよりも大きく
収縮し、その収縮によって中子と金属粉末よりなるライ
ニング層との間に間隙が生じ、このため、中子を何ら切
削することなくシリンダより抜き出すことができるの
で、内面にライニング層を有する多軸複合シリンダの製
造に際し、その製作コスト及び製作時間を大幅に低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法において用いる中子実施例の斜面
図、第２図は本発明方法におけるシリンダ、中子のセッ
ト状態を示す軸方向横断正面図、第３図は同方法による
製品シリンダの同横断正面図である。１……離型剤、２……単一中子、３……シリンダ、3a…
…シリンダ内径面、４……金属粉末充填用空間、5a……
孔、5b……連通部、６……ライニング層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダにおける少なくとも２以上のかつ
軸方向において連通部を有する孔からなるシリンダ内径
面に、この内径面ガード用の金属粉末を熱間等方圧加圧
することによってライニング層を形成するようにした多
軸複合シリンダの製造法において、前記シリンダ内に、その内径面と同等断面形状であると
ともにシリンダ構成金属材料より熱膨張係数の大きな金
属材料でかつ熱間等方圧加圧時において金属粉末との拡
散接合を防止する性質を有する中子を挿入し、この中子の外周面と前記シリンダ内径面との間に形成し
た空間に前記金属粉末を充填してこの金属粉末を熱間等
方圧加圧によってシリンダ内径面上に焼結させ、その後、前記シリンダ及び中子をともに放冷してから中
子をシリンダから抜き出すことを特徴とする多軸複合シ
リンダの製造法。
【請求項２】中子の外周面に離型材をコーティングする
ことによって中子に金属粉末との拡散接合を防止する性
質が付与されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の多軸複合シリンダの製造法。
【請求項３】離型材が無機質離型材でかつ無機質粒径が
150μ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第２
項記載の多軸複合シリンダの製造法。