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JP3677735B2 - Metal material injection molding method - Google Patents

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JP3677735B2
JP3677735B2 JP2000340665A JP2000340665A JP3677735B2 JP 3677735 B2 JP3677735 B2 JP 3677735B2 JP 2000340665 A JP2000340665 A JP 2000340665A JP 2000340665 A JP2000340665 A JP 2000340665A JP 3677735 B2 JP3677735 B2 JP 3677735B2
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JP
Japan
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injection
plunger
pressure
screw
nozzle
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JP2000340665A
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清登 滝澤
紀泰 甲田
祐司 林
守 宮川
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Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Original Assignee
Nissei Plastic Industrial Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、加熱筒内にて溶融した金属材料、特に低融点の非鉄金属をノズルから金型に射出充填して、所望形態の金属製品に成形する射出成形方法に関するものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
低融点の非鉄金属(例えば鉛、亜鉛、錫、アルミニウム、マグネシウム或いはその合金等)を、プランジャ又はスクリュを内装した加熱筒内にて溶解し、その溶融金属をプラスチックの場合と同様に計量した後、プランジャ又はスクリュの前進移動により、加熱筒先端のノズルから直接又はホットランナーを経て金型に射出充填し、冷却により所望の金属製品を成形することが行われている。
【0003】
このような金属材料の射出成形では、溶融金属が湯のような状態で、粘度はプラスチックとの比較において殆ど無いに等しいことから、計量時にノズル口から漏出し易く、これを防止する手段として、成形完了後のノズル口内の残留金属材料を、金型とのノズルタッチにより冷却固化し、コールドプラグとしてノズル口を閉塞するようにしている。
【0004】
またコールドプラグによってノズル口は密栓された状態となるので、プランジャ又はスクリュを後退移動した際に、ノズル口からの空気の吸引が防止されるので、後退移動に伴う加熱筒の先端部内の負圧を利用した溶融金属の計量も可能となる。
【0005】
このコールドプラグは、射出時の圧力によりノズル口から金型側へ押し除かれたのち、射出充填される溶融金属により溶解して消滅するので、成形に不都合を来すものではないが、その形成状態は金型側の冷熱によるものであることから一様ではなく、1ショットごとに異なったものとなる。このため射出開始からコールドプラグを押し除くまで及びその後の圧力挙動にも当然ながら差があり、この各ショットごとの圧力変動によって、成形される金属製品の品質にバラツキが生じ易いという課題を有する。
【0006】
この発明の目的は、上記コールドプラグが原因とされる射出時の圧力変動による成形の不安定さを、射出開始後のコールドプラグによる射出圧力のピーク値位置を、射出プロセス制御起点として相対位置制御を行うことにより解決する新たな金属材料の射出成形方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的によるこの発明は、ノズル口をコールドプラグにより密栓した状態で、プランジャ又はスクリュの後退移動により加熱筒の先端部内に溶融金属を計量し、その計量溶融金属をプランジャ又はスクリュの前進移動によりノズルから押し出して金型に射出充填し、所望形態の金属製品に射出成形するにあたり、その計量溶融金属の射出を、計量完了位置を開始点としてプランジャ又はスクリュを所定の速度・圧力で前進移動して行い、その前進過程でコールドプラグにより射出圧力がピーク値に達した位置を記憶して射出のプロセス制御起点とし、その位置から予め設定されている以後の幾つかの速度・圧力切換位置を計算し、切換位置のトータルがプロセス制御起点からプランジャ又はスクリュの最前進位置までの射出ストロークを超える場合は、計量不足として射出成形を中止する、というものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の射出成形方法を採用して、プランジャにより金属材料の射出成形を行うことができる射出成形機の1実施形態を示すものである。
【0009】
図中1は射出機構、2は型締機構で共に機台3の上面に設置されている。
4は型締機構2に対して進退自在に機台上面に設けた台座で、前部上にノズルタッチブロック5が固設してあり、後部上には上面が45°前後の角度の内向きの傾斜面に形成された架台6が設けてある。
【0010】
上記射出機構1は、この架台6の傾斜面に進退自在に取付けられて、先端のノズル部が型締機構2に対し下向きに位置して、上記ノズルタッチブロック5に臨むように機台3上に設置してある。
【0011】
上記ノズルタッチブロック5の後面上部は上記射出機構1の軸線に対し直角に位置する傾斜後面に形成され、前側面には金型7とノズルタッチするノズル部材8が水平に取付けてある。また後側面には機台3上に固定したノズルタッチ装置9が連結してある。
【0012】
上記射出機構1は、円筒状で外周囲にバンドヒータを備えた金属材料の溶解容器ともなる加熱筒11と、その後端部に間隔を置いてタイバーにより連結した射出シリンダ12と、加熱筒11の後端下側に取付けた攪拌用の電動モータ13と、粒状の金属材料の供給装置14とからなる。
【0013】
上記加熱筒11の先端部内は、本体の内径よりも小径で、先端のノズルと一体のシリンダにより計量室15に形成してあり、また本体内部に攪拌翼を備えた中空軸による攪拌手段16と、その攪拌手段16に進退自在に貫挿した射出手段17とを有する。
【0014】
上記射出手段17は、攪拌手段16に進退自在に貫挿したロッド18の先端に射出及び計量用のプランジャ19を備え、そのプランジャ19を摺動クリアランス(図示せず)を設けて上記計量室15に嵌挿する一方、ロッド後端を上記射出シリンダ12のピストンロッド(図示せず)に連結した構造からなる。
【0015】
このプランジャ19は、外径が上記ロッド18よりも大径で、その前部外周面に、計量室15との間の吸込み間隙ともなる上記摺動クリアランスを遮断するシールリング21を間隔を置いて2重に嵌合した短柱形のものからなる。
【0016】
このような構成の射出機構1により金属材料の射出成形を行うには、先ず射出充填により最前進位置にあるプランジャ19を後退移動して、上記加熱筒11に完全溶融(液相状態)又はチクソ状(固相が多少残った状態)で溶解・蓄積された溶融金属20の計量を行う。
【0017】
この計量は、加熱筒11の上記ノズル部とノズルタッチブロック5及びノズル部材8と金型7の全てを気密にノズルタッチした状態で行う。ノズル部材8ではノズルタッチブロック5と共にヒータにより固相線温度以上に加熱されているが、ノズル口内に残留した溶融金属は、金型7からの冷却を受けて固化し、コールドプラグ22となってノズル口を密栓状態で閉塞するようになる。
【0018】
このような状態でプランジャ19を設定速度(たとえば100mm/s以下)で後退移動すると、計量室内は負圧となってシールリング21の張力が低く抑えられ、摺動クリアランスに流通性が生ずるようになる。これにより加熱筒11の溶融金属20が、図では省略したが、摺動クリアランスから後退移動に伴い拡張されつつある計量室15に、プランジャ19が計量完了位置で停止するまで吸込まれるように流れ込んで、計量室15を満たし、これにより設定量の計量が行われるようになる。因に、計量室15の直径は36mm、射出最大ストロークは75mmである。
【0019】
次に上記プランジャ19を停止して計量を完了したのち、上記射出機構1をノズルタッチブロック5と共に後退移動して、ノズル部材8を上記型締機構2が型締を完了するまで金型7から離しておく。このノズルタッチの解除により、金型7によるノズル口の冷却は行われなくなり、コールドプラグ22はノズル部材8からの加熱を受けるようになるので、冷却によるコールドプラグ22の成長はノズル部材8の深部まで及ばず、射出圧力により排除できる程度の大さに制限される。しかし、計量中に加熱により溶解するようなことがあつても、その殆どは残存してノズル口から漏れるようなことはない。
【0020】
上記計量溶融金属(図示せず)の金型7への射出充填は、型締終了後に再度ノズルタッチを行い、計量完了後のプランジャ位置を、図2に示す射出開始位置(S0 )として行われる。
【0021】
先ずプランジャ19を所定の速度V1 と圧力P1 とにより前進移動すると、ノズル部材8のノズル口がコールドプラグ22により密栓された状態にあるので、図3に示すように、計量溶融金属はプランジャ先端面により圧迫されて、材料圧(射出圧力)が上昇する。これが射出負荷圧となってプランジャ19に作用するようになり、また負圧により張力が低く抑えられていたシールリング21が元に復して摺動クリアランスを遮断し、計量溶融金属の逆流が許容範囲で防止されるようになる。
【0022】
さらにプランジャ19が前進すると、射出圧力がコールドプラグ22による抵抗力よりも勝って、コールドプラグ22が金型側に押し出され、ノズル口から取り除かれる。これにより計量溶融金属はプランジャ19の押圧力によりノズルからノズルタッチブロック5内のホットランナーを通り、ノズル部材8から金型7に射出充填されるようになる。
【0023】
また材料圧はコールドプラグ22の除去と同時に急速に減少して降下するので、射出圧力もその時点でピーク値に達し、それ以後の射出圧力は充填完了まで低圧となり、保圧時に再び上昇するようになる。反対に射出速度は高速となる。
【0024】
この射出圧力のピーク値の位置は、計量値が一定であっても、コールドプラグ22の形成状態によって異なり、コールドプラグ22が強固に形成されていると、その抵抗力に勝る大きな材料圧が生ずるまで、必要以上にプランジャ19を前進移動することになる。また実質的な射出充填はコールドプラグ22の除去後に行われることになるので、プランジャ19の射出ストロークが相対的に設定値より短くなって、射出過程における制御を最後まで行うことができず、場合によってはショートとなることすらある。
【0025】
この発明では、計量溶融金属の実質的な射出充填の開始点と見做される上記ピーク値の位置を記憶して、射出のプロセス制御起点(S1 )とし、その位置から予め設定されている以後の幾つかの速度・圧力を多段にプロセス制御して、計量溶融金属の金型7への射出充填を行う。
この場合、プロセス制御起点(S1 )から最前進位置までのプランジャ19の射出ストロークは、プロセス制御起点(S1 )の位置によって、予め設定された射出ストロークと異なることが多く、設定射出ストロークを基準として設定されたプロセス制御が困難となる。
【0026】
そこで、プランジャ19がプロセス制御起点(S1 )に達したときに、その位置からプロセス制御に必要な予め設定された以後の幾つかの速度・圧力切換位置(S2 ),(S3 )を直ちに計算し、その切換位置のトータル(以下切換位置トータルという)が図4(A)に示すように、プロセス制御起点(S1 )からプランジャ19の最前進位置までの射出ストロークの範囲であれば、プランジャ19をそのまま前進移動しながら、射出開始位置(S0 )からの圧力P1 、速度V2を、射出プロセス制御起点(S1 )で圧力P2 、速度V2 に、また切換位置(S2 )では圧力P3 、速度V3 にそれぞれ制御して、計量溶融金属の金型への射出充填を行い、保圧切換位置(S3 )にて圧力P4 、速度V4 を更に制御して保圧を行う。
【0027】
またプロセス制御起点(S1 )からの切換位置トータルが、図4(B)に示すように、プランジャ19の上記射出ストロークを超えるようであれば、その射出ストロークでの射出プロセス制御は困難として、直ちにプランジャ19の前進移動を停止し、計量不足としてノズルタッチしたまま射出成形を中止する。成形中止後の工程は再計量となり、次回の射出工程に移行する。
【0028】
図5は、通常のインラインスクリュ式射出装置による場合を示すもので、加熱筒31は外周囲にバンドヒータが一定間隔ごとに取付けた通常のものからなり、内部に射出用のスクリュ32が回転かつ軸方向に移動自在に備える。また加熱筒31の先端はノズル33と一体の先端部材34により閉塞してある。
【0029】
上記スクリュ23は、円錐状形の先端部の外周に逆流防止用のリングバルブ35を進退自在に嵌合した通常のもので、粒状の金属材料をスクリュ回転により溶解しながら、加熱筒前方へと溶融金属を移送する構造からなる。
【0030】
この溶融金属は、上記ノズル33を金型37にノズルタッチした状態で、前進位置のスクリュ32を後方に設定距離だけ強制後退することによって、加熱筒31の先端部内に生じた計量室36に蓄積される。またノズル口内は残存して冷却固化したコールドプラグ38により密栓されている。
【0031】
上記強制後退はスクリュ32を回転しながら後方に引っ張って行う。この際、計量室36はノズル先端が塞がれていることから、負圧状態となって、閉弁状態のリングバルブ35が引き戻されて開弁すると同時に、スクリュ32の前部周囲に蓄えられた溶融金属が、吸引とスクリュ回転とにより計量室36に流れ込んで計量が行われる。
【0032】
計量後の射出は 先ずスクリュ32を所定の速度V1 と圧力P1 とにより前進移動する。計量溶融金属はスクリュ32の先端面により圧迫されて、材料圧(射出圧力)が上昇する。これが射出負荷圧となってリングバルブ35が押し戻されて閉弁し、計量溶融金属の逆流が許容範囲で防止されるようになる。
【0033】
さらにスクリュ32が前進移動すると、射出圧力がコールドプラグ38による抵抗力よりも勝って、コールドプラグ38が金型側に押し出され、ノズル口から取り除かれる。これにより計量溶融金属はスクリュ32の押圧力によりノズル33から金型36に射出充填されるようになる。
【0034】
また材料圧はコールドプラグ38の除去と同時に急速に減少して降下するので、射出圧力もその時点でピーク値に達する。そこで計量溶融金属の実質的な射出充填の開始点と見做される上記ピーク値の位置を記憶して射出のプロセス制御起点(S1 )とし、その位置からプロセス制御に必要な予め設定された以後の幾つかの速度・圧力切換位置(S2 ),(S3 )を直ちに計算する。
【0035】
計算の結果、その切換位置トータルが図4(A)に示すように、スクリュ32に設定された射出ストロークの範囲であれば、スクリュ32を前進移動しながら、射出開始位置(S0 )からの圧力P1 、速度V2 を、プロセス制御起点(S1)で圧力P2 、速度V2 に制御し、切換位置(S2 )では圧力P3 、速度V3 に制御して、計量溶融金属の金型への射出充填を行い、保圧切換位置(S3 )にて圧力P4 、速度V4 を更に制御して保圧を行う。
【0036】
またプロセス制御起点(S1 )からの切換位置トータルが、図4(B)に示すように、スクリュ32の上記射出ストロークを超えるようであれば、その射出ストロークでのプロセス制御は困難として、直ちにスクリュ32の前進移動を停止し、計量不足としてノズルタッチしたまま射出成形を中止する。成形中止後の工程は再計量となり、次の射出工程に移行する。
【0037】
この発明は上述のように、プランジャ又はスクリュの前進過程で、コールドプラグにより射出圧力がピーク値に達した位置を記憶して射出のプロセス制御起点とし、その位置から以後の幾つかの速度・圧力切換位置の計算と、それら切換位置の計算結果とプランジャ又はスクリュの実質的な射出ストロークとの対比判断から、射出成形の中止か否かを決定することから、成形材料が融点の低い非鉄金属で、溶融状態が液相線以上の温度に完全溶融された液相状態あるいはチクソ状態であっても、計量不足を生ずることなく射出成形を行うことができ、また射出成形を相対位置制御より行うことができるので、金属材料であっても射出充填量のバラツキが改善されて、成形精度に優れた製品を、プロセス制御を採用して容易に安定成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係わる金属材料の射出成形方法を実施し得るプランジャ式射出成形機の略示断面図である。
【図2】 同上における射出成形方法の説明図である。
【図3】 溶融金属の射出成形時の圧力及び速度の状態説明図である。
【図4】 プロセス制御起点からの射出ストロークと各切換位置のトータルとの対比図である。
【図5】 インラインスクリュ式射出成形機におけるこの発明の射出成形方法の説明図である。
【符号の説明】
1 射出機構
2 型締機構
5 ノズルタッチブロック
7 金型
8 ノズル部材
11 加熱筒
15 計量室
16 攪拌手段
17 射出手段
18 ロッド
19 射出用のプランジャ
20 溶融金属
21 シールリング
22 コールドプラグ
31 加熱筒
32 射出用のスクリュ
33 ノズル
35 リングバルブ
36 計量室
37 金型
38 コールドプラグ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an injection molding method in which a metal material melted in a heating cylinder, in particular, a non-ferrous metal having a low melting point, is injected and filled from a nozzle into a metal mold and molded into a metal product in a desired form.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
After melting a low melting point non-ferrous metal (eg lead, zinc, tin, aluminum, magnesium or alloys thereof) in a heating cylinder equipped with a plunger or screw and measuring the molten metal in the same way as plastic In addition, by advancing movement of a plunger or a screw, a metal mold is injected and filled directly from a nozzle at the tip of a heating cylinder or through a hot runner, and a desired metal product is formed by cooling.
[0003]
In such metal material injection molding, the molten metal is in the state of hot water, the viscosity is almost equal to that in plastic, so it is easy to leak from the nozzle port during measurement, and as a means to prevent this, Residual metal material in the nozzle port after completion of molding is cooled and solidified by nozzle touch with a mold, and the nozzle port is closed as a cold plug.
[0004]
In addition, since the nozzle port is tightly sealed by the cold plug, air suction from the nozzle port is prevented when the plunger or screw is moved backward, so that the negative pressure in the tip of the heating cylinder accompanying the backward movement is prevented. It is also possible to measure molten metal using
[0005]
This cold plug is pushed away from the nozzle port to the mold side by the pressure at the time of injection, and then melts and disappears by the molten metal that is injected and filled. The state is not uniform because it is due to cold heat on the mold side, and is different for each shot. For this reason, there is a difference in the pressure behavior from the start of injection until the cold plug is removed and thereafter, and there is a problem that the quality of the metal product to be formed tends to vary due to the pressure fluctuation for each shot.
[0006]
The object of the present invention is to control the relative position using the instability of molding due to pressure fluctuation at the time of injection caused by the cold plug as the starting point of the injection process control by using the peak value position of the injection pressure by the cold plug after the start of injection. It is an object of the present invention to provide a new metal material injection molding method which is solved by performing the above.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention according to the above object, the molten metal is measured into the tip of the heating cylinder by the backward movement of the plunger or screw with the nozzle port sealed with a cold plug, and the measured molten metal is moved to the nozzle by the forward movement of the plunger or screw. When the mold is injected and filled into a mold and injection molded into a metal product of the desired form, the metered molten metal is injected by moving the plunger or screw forward at a predetermined speed and pressure starting from the measurement completion position. The position where the injection pressure reached the peak value by the cold plug in the forward process is memorized and used as the injection process control starting point, and several subsequent speed / pressure switching positions are calculated from that position. The total switching position exceeds the injection stroke from the process control starting point to the most advanced position of the plunger or screw. If you stops the injection molded as metering insufficient, is that.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an embodiment of an injection molding machine that employs the injection molding method of the present invention and can perform injection molding of a metal material with a plunger.
[0009]
In the figure, 1 is an injection mechanism and 2 is a mold clamping mechanism, both of which are installed on the upper surface of the machine base 3.
Reference numeral 4 denotes a pedestal provided on the upper surface of the machine base so as to be movable back and forth with respect to the mold clamping mechanism 2. A nozzle touch block 5 is fixed on the front portion, and the upper surface is directed inwardly at an angle of about 45 ° on the rear portion. A gantry 6 formed on the inclined surface is provided.
[0010]
The injection mechanism 1 is attached to the inclined surface of the gantry 6 so as to be able to advance and retreat, and the nozzle portion at the front end is positioned downward with respect to the mold clamping mechanism 2 so as to face the nozzle touch block 5. It is installed in.
[0011]
The upper part of the rear surface of the nozzle touch block 5 is formed as an inclined rear surface positioned at right angles to the axis of the injection mechanism 1, and a nozzle 7 for nozzle touching the mold 7 is attached horizontally to the front side surface. A nozzle touch device 9 fixed on the machine base 3 is connected to the rear side surface.
[0012]
The injection mechanism 1 has a cylindrical heating cylinder 11 that also serves as a metal material melting vessel provided with a band heater on the outer periphery, an injection cylinder 12 that is connected to a rear end portion thereof by a tie bar, and a heating cylinder 11. The electric motor 13 for stirring attached to the lower side of the rear end and a granular metal material supply device 14 are included.
[0013]
The inside of the tip of the heating cylinder 11 is smaller than the inner diameter of the main body, and is formed in the measuring chamber 15 by a cylinder integral with the nozzle at the front end. The stirring means 16 is a hollow shaft provided with a stirring blade inside the main body. The injection means 17 is inserted into the agitation means 16 so as to freely advance and retract.
[0014]
The injection means 17 is provided with a plunger 19 for injection and measurement at the tip of a rod 18 that is inserted into the stirring means 16 so as to be able to advance and retreat. The plunger 19 is provided with a sliding clearance (not shown), and the measurement chamber 15 is provided. The rod rear end is connected to a piston rod (not shown) of the injection cylinder 12.
[0015]
The plunger 19 has an outer diameter larger than that of the rod 18, and a seal ring 21 that blocks the sliding clearance that also serves as a suction gap with the measuring chamber 15 is provided at an interval on the outer peripheral surface of the front portion. It consists of a short columnar shape fitted twice.
[0016]
In order to perform injection molding of a metal material by the injection mechanism 1 having such a configuration, first, the plunger 19 at the most advanced position is moved backward by injection filling, and the heating cylinder 11 is completely melted (liquid phase state) or thixotropy. The molten metal 20 dissolved and accumulated in a state (a state in which some solid phase remains) is measured.
[0017]
This measurement is performed in a state where the nozzle part of the heating cylinder 11, the nozzle touch block 5, the nozzle member 8, and the mold 7 are all in an airtight nozzle touch. The nozzle member 8 is heated to a temperature higher than the solidus temperature by the heater together with the nozzle touch block 5, but the molten metal remaining in the nozzle mouth is solidified by cooling from the mold 7 and becomes a cold plug 22. The nozzle port is closed in a sealed state.
[0018]
If the plunger 19 is moved backward at a set speed (for example, 100 mm / s or less) in this state, the pressure in the measuring chamber becomes negative and the tension of the seal ring 21 is kept low so that the sliding clearance is circulated. Become. As a result, although the molten metal 20 of the heating cylinder 11 is omitted in the drawing, the molten metal 20 flows into the measuring chamber 15 that is being expanded from the sliding clearance with the backward movement until the plunger 19 stops at the measuring completion position. Thus, the measuring chamber 15 is filled, so that the set amount is measured. Incidentally, the diameter of the measurement chamber 15 is 36 mm, and the maximum injection stroke is 75 mm.
[0019]
Next, after stopping the plunger 19 to complete the measurement, the injection mechanism 1 is moved backward together with the nozzle touch block 5 to move the nozzle member 8 from the mold 7 until the mold clamping mechanism 2 completes the mold clamping. Keep away. By releasing the nozzle touch, the nozzle opening is no longer cooled by the mold 7 and the cold plug 22 is heated from the nozzle member 8, so that the cold plug 22 grows deeply in the nozzle member 8 due to the cooling. However, it is limited to a size that can be eliminated by the injection pressure. However, even if it melts by heating during measurement, most of it remains and does not leak from the nozzle opening.
[0020]
The injection filling of the above-mentioned metered molten metal (not shown) into the mold 7 is performed by performing nozzle touch again after completion of mold clamping, and setting the plunger position after completion of metering as the injection start position (S 0 ) shown in FIG. Is called.
[0021]
First, when the plunger 19 is moved forward at a predetermined speed V 1 and pressure P 1 , the nozzle port of the nozzle member 8 is in a state of being tightly plugged by the cold plug 22, and as shown in FIG. The material pressure (injection pressure) is increased by being pressed by the tip surface. This acts as an injection load pressure on the plunger 19, and the seal ring 21 whose tension is kept low by the negative pressure is restored to shut off the sliding clearance, allowing backflow of the measured molten metal. Will be prevented in range.
[0022]
When the plunger 19 further moves forward, the injection pressure exceeds the resistance force by the cold plug 22, and the cold plug 22 is pushed out to the mold side and removed from the nozzle port. As a result, the metered molten metal is injected and filled from the nozzle member 8 into the mold 7 through the hot runner in the nozzle touch block 5 by the pressing force of the plunger 19.
[0023]
Further, since the material pressure rapidly decreases and drops simultaneously with the removal of the cold plug 22, the injection pressure also reaches a peak value at that time, and the injection pressure thereafter becomes low until the completion of filling, and rises again at the holding time. become. Conversely, the injection speed is high.
[0024]
The position of the peak value of the injection pressure differs depending on the formation state of the cold plug 22 even if the measured value is constant. When the cold plug 22 is formed firmly, a large material pressure that exceeds the resistance force is generated. The plunger 19 is moved forward more than necessary. In addition, since substantial injection filling is performed after the cold plug 22 is removed, the injection stroke of the plunger 19 becomes relatively shorter than the set value, and control in the injection process cannot be performed to the end. Some can even be short.
[0025]
In this invention, the position of the peak value regarded as the substantial injection filling start point of the metered molten metal is stored as the process control starting point (S 1 ) of injection, and is preset from that position. Several subsequent speeds and pressures are subjected to process control in multiple stages to perform injection filling of the molten metal into the mold 7.
In this case, the injection stroke of the plunger 19 from the process control starting point (S 1 ) to the most advanced position is often different from a preset injection stroke depending on the position of the process control starting point (S 1 ). Process control set as a reference becomes difficult.
[0026]
Therefore, when the plunger 19 reaches the process control starting point (S 1 ), several speed / pressure switching positions (S 2 ) and (S 3 ) after the preset necessary for the process control from that position are set. If the total of the switching positions (hereinafter referred to as the total switching position) is within the injection stroke range from the process control starting point (S 1 ) to the most advanced position of the plunger 19 as shown in FIG. while it moves forward the plunger 19, the pressure P 1 from the injection start position (S 0), the speed V 2, the pressure P 2, the speed V 2 in the injection process control origin (S 1), also the switching position ( In S 2 ), the pressure P 3 and the speed V 3 are respectively controlled to inject and fill the molten metal into the mold, and the pressure P 4 and the speed V 4 are further controlled at the holding pressure switching position (S 3 ). And hold the pressure.
[0027]
If the total switching position from the process control starting point (S 1 ) exceeds the injection stroke of the plunger 19 as shown in FIG. 4B, the injection process control at that injection stroke is difficult. Immediately, the forward movement of the plunger 19 is stopped, and the injection molding is stopped while the nozzle is touched due to insufficient metering. The process after the stop of molding becomes re-weighing, and the process proceeds to the next injection process.
[0028]
FIG. 5 shows a case using a normal in-line screw type injection device. The heating cylinder 31 is composed of a normal one in which band heaters are attached to the outer periphery at regular intervals, and an injection screw 32 rotates inside. It is provided so as to be movable in the axial direction. The tip of the heating cylinder 31 is closed by a tip member 34 integrated with the nozzle 33.
[0029]
The screw 23 is a normal one in which a ring valve 35 for preventing backflow is fitted to the outer periphery of the tip of the conical shape so as to be able to advance and retreat. It consists of a structure for transporting molten metal.
[0030]
The molten metal accumulates in the measuring chamber 36 generated in the tip portion of the heating cylinder 31 by forcibly retracting the screw 32 at the forward position backward by a set distance while the nozzle 33 is touching the mold 37. Is done. Further, the inside of the nozzle opening is hermetically sealed by a cold plug 38 that remains to be cooled and solidified.
[0031]
The forced retraction is performed by pulling backward while rotating the screw 32. At this time, since the nozzle tip of the metering chamber 36 is blocked, the metering chamber 36 is in a negative pressure state, and the ring valve 35 in the closed state is pulled back and opened, and at the same time, is stored around the front portion of the screw 32. The molten metal that has flowed into the measuring chamber 36 by suction and screw rotation is measured.
[0032]
First, the screw 32 is moved forward at a predetermined speed V 1 and pressure P 1 . The metered molten metal is pressed by the tip surface of the screw 32, and the material pressure (injection pressure) increases. This becomes the injection load pressure, the ring valve 35 is pushed back and closed, and the backflow of the metered molten metal is prevented within an allowable range.
[0033]
When the screw 32 further moves forward, the injection pressure exceeds the resistance force by the cold plug 38, and the cold plug 38 is pushed out to the mold side and removed from the nozzle port. As a result, the metered molten metal is injected and filled from the nozzle 33 into the mold 36 by the pressing force of the screw 32.
[0034]
Further, since the material pressure rapidly decreases and drops simultaneously with the removal of the cold plug 38, the injection pressure reaches the peak value at that time. Therefore, the position of the peak value regarded as the substantial injection filling start point of the metered molten metal is stored as the injection process control starting point (S 1 ), and the position required for the process control is preset from that position. Several subsequent speed / pressure switching positions (S 2 ) and (S 3 ) are immediately calculated.
[0035]
As a result of the calculation, if the total switching position is within the range of the injection stroke set for the screw 32 as shown in FIG. 4A, the screw 32 is moved forward and moved from the injection start position (S 0 ). pressure P 1, the speed V 2, the pressure P 2 in a process control origin (S 1), and controls the speed V 2, the switching position (S 2) the pressure P 3, by controlling the speed V 3, metering molten metal The mold is injected and filled, and pressure holding is performed by further controlling the pressure P 4 and the speed V 4 at the holding pressure switching position (S 3 ).
[0036]
If the total switching position from the process control starting point (S 1 ) exceeds the injection stroke of the screw 32 as shown in FIG. 4B, the process control at that injection stroke is considered difficult, and immediately The forward movement of the screw 32 is stopped, and the injection molding is stopped while the nozzle is touched due to insufficient metering. The process after the molding stop is re-weighing, and the process proceeds to the next injection process.
[0037]
As described above, the present invention memorizes the position at which the injection pressure reaches the peak value by the cold plug during the advancement of the plunger or screw, and uses it as a starting point for the process control of the injection. Since it is determined whether or not to stop the injection molding from the calculation of the switching position and the comparison between the calculation result of the switching position and the substantial injection stroke of the plunger or screw, the molding material is made of a non-ferrous metal with a low melting point. Even if the molten state is completely melted to a temperature above the liquidus or in the thixo state, injection molding can be performed without causing insufficient measurement, and injection molding is performed by relative position control. Therefore, even if it is a metal material, variation in the injection filling amount is improved, and products with excellent molding accuracy can be easily and stably molded by adopting process control. It can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a plunger-type injection molding machine that can carry out a metal material injection molding method according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view of the injection molding method in the same as above.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the state of pressure and speed during injection molding of molten metal.
FIG. 4 is a comparison diagram between an injection stroke from a process control starting point and a total of each switching position.
FIG. 5 is an explanatory view of an injection molding method of the present invention in an inline screw type injection molding machine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Injection mechanism 2 Clamping mechanism 5 Nozzle touch block 7 Mold 8 Nozzle member 11 Heating cylinder 15 Measuring chamber 16 Stirring means 17 Injection means 18 Rod 19 Injection plunger 20 Molten metal 21 Seal ring 22 Cold plug 31 Heating cylinder 32 Injection Screw 33 Nozzle 35 Ring valve 36 Weighing chamber 37 Mold 38 Cold plug

Claims (1)

ノズル口をコールドプラグにより密栓した状態で、プランジャ又はスクリュの後退移動により加熱筒の先端部内に溶融金属を計量し、その計量溶融金属をプランジャ又はスクリュの前進移動によりノズルから押し出して金型に射出充填し、所望形態の金属製品に射出成形するにあたり、
その計量溶融金属の射出を、計量完了位置を開始点としてプランジャ又はスクリュを所定の速度・圧力で前進移動して行い、
その前進過程でコールドプラグにより射出圧力がピーク値に達した位置を記憶して射出のプロセス制御起点とし、その位置から予め設定されている以後の幾つかの速度・圧力切換位置を計算し、切換位置のトータルがプロセス制御起点からプランジャ又はスクリュの最前進位置までの射出ストロークを超える場合は、計量不足として射出成形を中止することを特徴とする金属材料の射出成形方法。
With the nozzle port sealed with a cold plug, the molten metal is measured into the tip of the heating cylinder by the backward movement of the plunger or screw, and the measured molten metal is pushed out of the nozzle by the forward movement of the plunger or screw and injected into the mold. In filling and injection molding into the desired form of metal products,
The metered molten metal is injected by moving the plunger or screw forward at a predetermined speed and pressure, starting from the measurement completion position.
The position where the injection pressure reached the peak value by the cold plug in the advance process is memorized and used as the process control start point of injection, and several speed / pressure switching positions set in advance from that position are calculated and switched. An injection molding method for a metal material, characterized in that when the total position exceeds the injection stroke from the process control starting point to the most advanced position of the plunger or screw, the injection molding is stopped due to insufficient metering.
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