| 【発明の名称】 |
金属射出成形用ペレットの製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】山口 毅
【氏名】北村 和夫
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| 【要約】 |
【課題】形状や大きさにバラツキがなく、金属射出成形機においてブリッジや計量不安定が生じるおそれのない金属射出成形用ペレットを製造できるようにする。
【解決手段】シリンダ１を加熱手段２によって所定の温度（低融点金属を半溶融態にする温度）に加熱するとともにスパイラル４を有する入れ子３を回転させ、低融点金属のビレットおよび／または不良成形品やランナ等のリターン材を供給して固相粒子１０ａが均一に分散した半溶融体１０にし、ダイス５の押出孔７よりストランドとして連続的に押し出す。そして押し出されたストランドを切断手段８により逐次所定の長さに切断したのちノズル９より噴射された不活性ガス１３により冷却固化させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 低融点金属のビレットおよび／またはリターン材を加熱・混練装置により加熱・混練して半溶融体にし、前記半溶融体を前記加熱・混練装置に設けられた少なくとも１個の押出孔を有するダイスよりストランドとして連続的に押し出し、押し出された前記ストランドを切断手段により逐次所定の長さに切断したのち不活性ガスによって冷却固化させることを特徴とする金属射出成形用ペレットの製造方法。
【請求項２】 低融点金属のビレットおよび／またはリターン材と強化材とを加熱・混練装置により加熱・混練して半溶融体にし、前記半溶融体を前記加熱・混練装置に設けられた少なくとも１個の押出孔を有するダイスよりストランドとして連続的に押し出し、押し出された前記ストランドを切断手段により逐次所定の長さに切断したのち不活性ガスによって冷却固化させることを特徴とする金属射出成形用ペレットの製造方法。
【請求項３】 低融点金属は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｂのうちのいずれかを主成分とする低融点合金またはそれら低融点合金のうちのいずれかをマトリックスとした金属基複合材料であることを特徴とする請求項１記載の金属射出成形用ペレットの製造方法。
【請求項４】 ダイスの温度制御を行なうことにより、押し出されたストランドの切断される際の温度を、低融点金属の液相線温度以下でかつ軟化開始温度以上の範囲に温度調節することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の金属射出成形用ペレットの製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属射出成形において成形原料として用いられる金属射出成形用ペレットの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属射出成形において、低融点金属のインゴットおよび／または不良成形品やランナ等のリターン材を機械的にチッピングした長軸が５〜６ｍｍ程度の米粒状のチップが成形原料として用いられている。また、低融点金属を母材としこれに強化材を混入した複合材料の金属射出成形においては、低融点金属にセラミック粒子、セラミックウイスカ、金属強化短繊維等の強化材を混入した複合材インゴットを作製し、該複合材インゴットを同様に機械的にチッピングしたチップが成形原料として用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の技術では、チッピングの際に微粉末が発生し、この微粉末が静電気によりチップ表面に付着するため、そのすべてを事前に除去することは困難であり、例えば、マグネシウム合金の如く発火し易い微粉末の場合は溶解炉中で爆発的な発火を引き起こす危険性がある。また、チッピングされたチップは、その形状が不定形であるため、金属射出成形機のホッパー中においてブリッジを引き起こし易い上、大きさにもバラツキがあるためにかさ密度が一定せず、スクリュ式金属射出成形機に用いた場合には計量が不安定になり成形不良が発生するおそれがあるという問題点がある。
【０００４】さらに、前記複合材料の場合には、工程数が多いばかりでなく硬度が高いために製造コスト高を招くとともに、複合材料インゴットの凝固中に強化材が底部側へ偏ってしまい、複合材料チップにおける強化材含有率にバラツキが生じ、ひいては射出成形された成形品の品質にバラツキが発生するという問題点がある。
【０００５】本発明は、上記従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであって、形状や大きさにバラツキがなく、金属射出成形機においてブリッジや計量不安定が生じるおそれのない金属射出成形用ペレットを製造することができる金属射出成形用ペレットの製造方法を実現することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の金属射出成形用ペレットの製造方法は、低融点金属のビレットおよび／またはリターン材を加熱・混練装置により加熱・混練して半溶融体にし、前記半溶融体を前記加熱・混練装置に設けられた少なくとも１個の押出孔を有するダイスよりストランドとして連続的に押し出し、押し出された前記ストランドを切断手段により逐次所定の長さに切断したのち不活性ガスによって冷却固化させることを特徴とするものである。
【０００７】また、低融点金属のビレットおよび／またはリターン材と強化材とを加熱・混練装置により加熱・混練して半溶融体にし、前記半溶融体を前記加熱・混練装置に設けられた少なくとも１個の押出孔を有するダイスよりストランドとして連続的に押し出し、押し出された前記ストランドを切断手段により逐次所定の長さに切断したのち不活性ガスによって冷却固化させることを特徴とするものである。
【０００８】さらに、ダイスの温度制御を行なうことにより、押し出されたストランドの切断される際の温度を、低融点金属の液相線温度以下でかつ軟化開始温度以上の範囲に温度調節する。
【０００９】
【作用】低融点金属のビレットおよび／またはリターン材は、加熱・混練装置内で加熱・混練されて固相粒子が均一に分散された半溶融体になってそのみかけ粘度が低下するため、ダイスの押出孔を閉塞させることもなく通過し、半溶融状態のストランドとして連続的に押し出される。そして、押し出された半溶融状態のストランドは、切断手段により逐次所定の長さに切断されたのち不活性ガスにより冷却固化されるため、微粉末が発生するおそれがないばかりでなく、形状や大きさが均一な金属射出成形用ペレットを製造することができる。
【００１０】また、ダイスの温度制御を行なうことにより、押し出されたストランドの切断される際の温度を、低融点金属の液相線温度以下でかつ軟化開始温度以上の範囲に温度調節すると、前記ストランドが切断される前に液滴となって落下するようなことがなくなり、理想的な連続押し出しが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】先ず、図１に示す第１の実施の形態による金属射出成形用ペレットの製造方法について説明する。
【００１２】（１） シリンダ１をその外壁面に設けられた加熱手段２によって所定の温度（低融点金属を半溶融状態にする温度）に加熱するとともに、スパイラル４を有する入れ子３を回転駆動手段（不図示）によって回転させ、低融点金属のビレットおよび／または不良成形品やランナ等のリターン材（以下、「低融点金属」という。）をシリンダ１に設けられた図示しない供給口より供給する。
【００１３】（２） 上記（１）によりシリンダ１に供給された低融点金属は、スパイラル４の推進力と重力とによってシリンダ１の底部へ向けて移送される間に加熱・混練されて徐々に溶けながら進み、固相粒子１０ａが均一に分散された半溶融体１０になり、この半溶融体１０がシリンダ１の底部に配設された複数の押出孔７を有するダイス５よりストランドとして連続的に押し出される。
【００１４】本工程において、半溶融体１０は回転する入れ子３のスパイラル４によって撹拌されてチクソトロピー性によりみかけ粘度が低下し、細い押出孔７を閉塞することもなく容易に通ることができる。
【００１５】なお、低融点金属を母材としてセラミック粒子、セラミックウイスカ、金属強化短繊維等の強化材を分散させた複合材の場合には、固相粒子による撹拌作用が加わるため強化材の分散性が向上する。
【００１６】（３） 上記（２）により押し出された半溶融状態のストランドは、ダイス５の吐出面側に配設された回転カッター等からなる切断手段８によって逐次所定の長さに切断されて冷却室１１内へ落下し、落下中にノズル９より噴射される不活性ガス１３によって冷却固化されて金属射出成形用ペレット１２となって下方部位に配設されたベルトコンベア１４上に逐次堆積し、該ベルトコンベア１４により機外へ搬送される。
【００１７】なお、ダイス５に熱電対等からなる温度検出手段１５を設け、該温度検出手段１５による検出温度がフィードバックされる図示しない温度制御装置により、ダイス５の外壁面に設けられた温度調節手段６による加熱または冷却温度を制御することで、押し出されたストランドの切断される際の温度を、低融点金属の液相線温度以下でかつ軟化開始温度以上の範囲に温度調節すると、前記ストランドが切断される前に液滴となって落下するようなことがなくなり、理想的な連続押し出しが可能になる。
【００１８】次に、図２に示す第２の実施の形態による金属射出成形用ペレットの製造方法について説明する。
【００１９】（１） 溶解炉２１をその外壁面に設けられた加熱手段２２によって所定の温度に加熱するとともに、撹拌翼２４を有する撹拌機２３を回転駆動手段２６によって回転させ、低融点金属のビレットおよび／または不良成形品やランナ等のリターン材（以下、「低融点金属」という）を図示しない供給口より供給する。
【００２０】なお、溶解炉２１は、熱電対等からなる温度検出手段２５による検出温度がフィードバッグされる図示しない温度制御装置により加熱手段２２の加熱温度を制御することで、所定の温度（低融点金属を半溶融状態にする温度）に加熱できるように構成されている。
【００２１】（２） 上記（１）により溶解炉２１内に供給された低融点金属は、溶解炉中において、加熱・撹拌されて半溶融体３０になって底部に設けられた連通孔２１ａから落下し、水平方向に配設されたバレル４０に導入される。
【００２２】（３） 上記（２）によりバレル４０に導入された半溶融体３０は、スクリュ回転駆動手段４３によって回転されるスクリュ４１のフライト４２の推進力によって移送される間に、さらに熱電対等からなる温度検出手段４８の検出温度をフィードバックされる温度制御手段（不図示）により温度制御される加熱手段４４からの伝熱によって加熱されるとともに混練され、固相粒子が均一に分散された半溶融体３０となり、複数の押出孔４７を有するダイス４５よりストランドとして押し出される。
【００２３】（４） 上記（３）により押し出されたストランドはダイス４５の吐出面側に配設された回転カッター等からなる切断手段２８によって逐次所定の長さに切断されて冷却室３１内へ落下し、落下中にノズル２９より噴射される不活性ガス３３によって冷却固化されて金属射出成形用ペレット３２となって下方部位に配設されたベルトコンベア３４上に逐次堆積し、該ベルトコンベア３４より機外へ搬送されてドラム缶等の収納容器３５に収納される。
【００２４】なお、ダイス４５に熱電対等からなる温度検出手段４９を設け、該温度検出手段４９による検出温度がフィードバックされる温度制御装置（不図示）により、ダイス４５の外壁面に設けられた温度調節手段４６による加熱または冷却温度を制御することで、押し出されたストランドの切断される際の温度を、低融点金属の液相線温度以下でかつ軟化開始温度以上の範囲に温度調節すると、前記ストランドが切断される前に液滴となって落下するようなことがなくなり、理想的な連続押し出しが可能になる。
【００２５】本発明において、低融点金属は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｂのうちのいずれかを主成分とする低融点合金またはそれら低融点合金のうちのいずれかをマトリックスとした金属基複合材料とすることができる。
【００２６】前記金属基複合材料は、前記低融点合金のいずれかをマトリックスとし、セラミック、金属等の粒子、ウイスカ、繊維を強化材としたものであって、例えば、炭素繊維強化Ａｌ合金またはＭｇ合金、ＳｉＣウイスカ強化Ａｌ合金またはＭｇ合金、ＳｉＣ粒子強化Ａｌ合金またはＭｇ合金、Ａｌ2 Ｏ3 粒子強化Ａｌ合金またはＭｇ合金、ＳｉＣ繊維強化Ａｌ合金またはＭｇ合金等があげられる。
【００２７】また、本発明は、低融点金属を母材として強化材を分散させた複合材からなる金属射出成形用ペレットを製造する場合に有効であり、この場合には、上記各実施の形態における前記低融点金属にかえて、低融点金属のビレットおよび／またはリターン材と、セラミック粒子、セラミックウイスカ、金属強化短繊維等からなる強化材とを、図１に示すシリンダあるいは図２に示す溶解炉２１に供給し、上述と同様の工程により複合材からなる金属射出成形用ペレットを製造することができる。
【００２８】
【実施例】上述した図１に示した第１の実施の形態による金属射出成形用ペレットの製造方法と同様に、内径が３ｍｍの３２個の押出孔を有するダイスを用い、マグネシウム合金ＡＺ９１Ｄを下記の成形条件により外径３ｍｍで長さ５ｍｍのマグネシウム合金ＡＺ９１Ｄペレットを３８４個／分（２３．３ｇ）の割合で製造した。
【００２９】なお、不活性ガスとしてＡｒガスを用いた。
【００３０】
（成形条件）
シリンダの設定温度 ；５７０〜６００℃ダイスの設定温度 ；５００〜５３０℃切断手段（回転カッター）の回転速度；１２ｒｐｍストランドの押出速度；１ｍｍ／秒得られたマグネシウム合金ＡＺ９１Ｄペレットは、外径および長さとともにバラツキがほとんどなく、金属射出成形で試成形したところ、ブリッジが発生しないばかりでなく、計量時間も非常に安定したものであった。
【００３１】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【００３２】金属射出成形用ペレットの製造時に低融点金属の微粉末が発生せず、該微粉末による粉塵爆発の危険性が無く安全性に優れている。
【００３３】また、金属射出成形用ペレットの形状および大きさにバラツキがほとんど無いため、金属射出成形機のホッパー部でのブリッジングが起こらないばかりでなく、計量時間が安定して成形品重量の変動が無くなり、成形不良率を大幅に低減することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２１５
【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月２７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】阪本 善朗
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１２３５０２ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月１１日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３１１４６４ |
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