JPH034006B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はセラミツク部品の成形において使用す
るスクリユヘツド及びリングバルブの摩耗低減を
図つたセラミツク成形用射出成形装置。

（従来の技術） 従来、セラミツク材料やガラス充填した樹脂材
料による射出成形を行なう場合、スクリユヘツド
やリングバルブ等に摩耗が発生する。

それ故、これら摺動部品のスクリユ組立体は、
熱処理を行ない材質の硬度を上げて耐摩耗性を向
上させている。摩耗を防止する手段としては、材
料の選定（合金工具鋼や高速度鋼の採用）、選定
材料の焼入焼戻し、あるいは表面硬化法、たとえ
ばTic（チタンカーバイド）処理等がある。

また、特開昭56−162623号公報で開示されてい
るように、特にスクリユヘツドにおいて、これを
焼入処理した後、このヘツドの円錐部の温度は低
く、ヘツドのねじ部は温度を高くして焼戻しをす
るとともに、ねじ部に表面窒化処理してスクリユ
ヘツドの剛性と耐摩耗性を図つたものが知られて
いる。

このように、射出成形装置において、スクリユ
ヘツドやリングバルブのように摺動する部材の耐
摩耗性を向上させる必要があつた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これらスクリユ組立体としての
部品は、これまで硬質樹脂材料の射出成形を対称
に熱処理方法が考えられており、セラミツク材料
で射出成形する場合は、特に、スクリユヘツドと
リングバルブとの当り面に硬質のセラミツクが介
在するので、従来以上に高荷重が加わることにな
り、摩耗の発生が顕著となるという問題点があつ
た。

このため、従来のTic処理では、ビツカース硬
度が3000（Hv）で、かつ処理層が５〜15μｍと薄
いため、セラミツクによる荷重が加わると処理層
に割れや剥離現象が発生し、摩耗が増大する。

したがつて、これらの摩耗により、保守部品の
コスト、取換え費、製品の品質に重大な問題をも
たらすという欠点があつた。

このような問題点を解消するため、本発明は射
出部のスクリユヘツドとリングバルブの当接面に
WC（タングステンカーバイド）を適量溶射する
ことにより、耐摩耗性を向上させたセラミツク成
形用射出成形装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明はリングバル
ブの前端面と、該前端面に当接自在なスクリユヘ
ツドの後端面とのそれぞれに、タングステンカー
バイドを溶射したことを特徴としている。さらに
その溶射膜の厚さを３〜４mmとしている。

（作用） このような構成としたことから、スクリユヘツ
ドとリングバルブとの当接面にセラミツクが介在
して高荷重が作用しても、WCの溶射による両当
接面の強度は所定の硬度（600〜800Hv）を有し、
かつ処理層が３〜４mmと厚いので、摩耗現象の発
生が少なく、各部品の寿命を向上させることがで
きる。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図に示すように、射出成形装
置の射出部１は、中空筒状のシリンダ２を有し、
このシリンダ２内には、らせん条３が突出形成さ
れたスクリユ４が回転自在に挿入され、このスク
リユ４の先端には、スクリユヘツド５がねじ結合
されている。

スクリユヘツド５はノズル６内に挿入される円
錐部７と、この円錐部７の後端面に段差部８を形
成する小径部９と、スクリユ４に螺合するねじ部
１０とからなつている。

また、円錐部７の後端外周部分には、スクリユ
ヘツドの長手方向に沿つて小径部９より延びる複
数の横溝１１を所定間隔に設けられている。小径
部９の後部には、その径を一段太くした弁座１２
があり、段差部８と弁座１２間にリングバルブ１
３を遊嵌している。弁座１２とスクリユ前面間に
はスペーサ１４を介在させている。

本発明のスクリユヘツド５とリングバルブ１３
との当接面、即ち、スクリユヘツド５の段差部８
を形成する円錐部後端面７ａと、リングバルブ１
３の前端面１３ａには、夫々WC（タングステン
カーバイド）、たとえばWC、CrC、SiC、Ni、
Bc等の複合材料で比重が9.5、ビツカース硬度
900Hv以上のものを適量（３〜４mm）溶射してい
る。

なお、第２図中、１５はホツパでセラミツク等
の射出成形材料１７を収納する容器、１８はシリ
ンダ２を加熱するヒータ、１９は金型である。

次に、上述の構成からなる射出部を備えた射出
成形装置の動作を説明する。

まず、ホツパ１５からセラミツク材料１７を加
熱シリンダ２内に供給すると、スクリユ４の回転
とともに、材料１７はスクリユヘツド５とリング
バルブ１３間を通り、円錐部７の後端に位置する
横溝１１を経由して加熱シリンダ２の先端に送り
出される。

このとき、円錐部後端面７ａとリングバルブ前
端面１３ａとの当接面にもセラミツク材料１７が
入り込み、このセラミツク材料１７の介在によ
り、特に両部品５，１３の当接面が摩耗すること
になる。

この後、後退したスクリユ４を前進させてセラ
ミツク材料１７をノズル６から金型１９へ射出す
る。

上記射出工程のサイクルを繰り返すと、スクリ
ユヘツド５とリングバルブ１３との当接面を徐々
に摩耗するが、WC溶射した両部品５，１３で
は、第３図の実験データに示すように、摩耗に対
する顕著な効果が認められた。

即ち、従来のSKD１１を焼入焼戻処理したも
の(A)や、TiC処理したもの(B)に比較して、WC処
理したもの(C)はその摩耗量が少なく、従来の約半
分であり、寿命も約２倍もつことが明らかとなつ
た。

上記結果が得られた実験方法は、セラミツク材
料を封入したケース内において、インバータ制御
の減速機付きモータの駆動軸を外部からスクリユ
ヘツドに連結して回転させ、固定したリングバル
ブとの間で摩耗を測定したものである。

設定条件は射出成形機の射出部と同一条件とす
るため、負荷600Kg、モータ回転数40rpm、温度
150℃、粘度5000Pa・Ｓ程度、セラミツクは樹脂
入りSi₃N₄が２に対してシリコンオイル１の重量
比となるもの、で行なつた。

この結果以下の事実が判明した。

TiC処理は高荷重のかかつたセラミツクの摩
耗には処理層が剥離して効果がない。

スクリユヘツド及びリングバルブの硬度は少
なくとも700Hv以上が良い。（最適値は900Hv
程度） リングバルブの前端面に溝やＲをつけること
は片当りを誘発して良い結果を得られないが、
角度つき（約30゜程度）は良い。

WC処理の膜厚は、溶射によるため自由に設
定できるが、厚さ１mm程度の溶射では、しばら
く使用していると剥離現象が発生する。２mm溶
射すると、上記より寿命は長いが、それでもし
ばらくすると剥離して摩耗が増大する。したが
つて、樹脂用ならば15μｍの厚さでも摩耗がか
なり少ないことが明らかになつているが、セラ
ミツク用では厚さが大きいほど良い。

実験の結果から、最適値はWC（900Hv）で３
〜４mm溶射したものが長期間使用しても摩耗が少
なく、この範囲が臨界値となつた。また多量に溶
射してもコストや作業時間等の関係から意味がな
い。

（発明の効果） 以上説明したことから明らかなように、セラミ
ツク成形用射出成形装置において、スクリユヘツ
ドとリングバルブの当接面に適量のWCを溶射し
たことにより、従来の熱処理、表面硬化処理等に
比べ摩耗量が減少するので、両部品の寿命を伸ば
し、取換え工数を低減できる。

また摩耗によるスクリユヘツドやリングバルブ
の摩耗粉がセラミツク成形材料に混入することを
減ずるので、セラミツク製品の品質が向上する。
さらにWC溶射することにより、スクリユヘツ
ド、リングバルブの再生使用が可能となり、かつ
WC溶射は従来の熱処理に比較してコストが安い
というメリツトもある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のWC溶射を施した実施例の断
面構成図、第２図は射出成形装置の作用を説明す
るための射出部の概略断面構成図、第３図はWC
溶射と従来の処理方法における摩耗量の比較を示
すグラフ、第４図ないし第６図はスクリユヘツド
におけるそれぞれの処理方法、即ち第４図はTiC
処理、第５図はSKD１１の焼入焼戻し処理、第
６図はWC処理を施した状態を示す図で、一点鎖
線は所定シツト後における摩耗深さを示し、ａは
表面から内部への硬度の変化を示す断面図、ｂは
各硬度における摩耗量の変化を示す図である。 ２……シリンダ、５……スクリユヘツド、７ａ
……円錐部後端面、１３……リングバルブ、１３
ａ……前端面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リングバルブの前端面と、該前端面に当接自
   在なスクリユヘツドの後端面とのそれぞれに、タ
   ングステンカーバイドを溶射したことを特徴とす
   るセラミツク成形用射出成形装置。 ２ 前記両端面の各々に溶射されるタングステン
   カーバイドの溶射膜の厚さは、それぞれ３ないし
   ４mmであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のセラミツク成形用射出成形装置。