半熔化金屬注模成型方法及其設備技術

一種生產一種薄型模制產品的半熔化金屬模制成型方法，該方法是將一種鎂合金的半熔化狀態的半熔化金屬Ｍ經一產品澆口注入一型腔中。該方法的特點在于：通過保持半熔化金屬Ｍ的滿意的流動性獲得一種高質量的薄型模制產品。熔體Ｍ里的固相部分的晶粒尺寸被設定為不大于該薄型模制產品的產品部分的平均厚度的０．１３倍，在產品澆口處的熔化金屬的線速度被設定為不小于３０米／秒，另外，半熔化金屬的固體份額Ｆｓ（％）和半熔化金屬Ｍ的固相的晶粒尺寸Ｄ（μｍ）被設定為需滿足關系式Ｆｓ×Ｄ≤１５００。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種利用半熔化金屬注模成型以由半熔化金屬模制出薄形制品的方法及生產該制品用的設備。作為一種具有比用壓鑄法制出的產品更高的內部質量的金屬模制制品的生產方法，已知有一種半熔化金屬注模成型方法。該方法中，處于一種其溫度保持在不高于某種合金的液相線溫度的溫度的半熔化狀態的該熔化金屬(如鎂合金)被注射到一模子的一腔里，這在與USP4,894,882對應的日本專利公開物JP-B 2-015620中已作了描述。由于半熔化金屬注模成型方法能在較低的溫度下模制熔體，故比起壓鑄法它的模子的壽命更長，另外，能改善產品的模制精度。當用注模成型法形成一種在一對應于一窄腔的產品部分的厚度不大于1.5毫米的薄型模制產品時，熔化金屬在這樣的一個窄腔里能迅速固化以模制出無缺陷的產品。如此，為模制該熔體而無問題需要較高的注射速度。半熔化金屬注模成型是出色的而且無較多的毛刺。例如壓鑄法，高速注射常產生許多毛刺，這樣使經濟性不好，并且還在熔化的金屬流里造成紊流，這將導致內部質量相當低。但是，在半熔化金屬中，由于金屬材料是在一不超過該合金的液相線溫度的溫度下以一種半熔化狀態被模制的，該熔化金屬的流動性將會降低，從而增加了半熔化金屬沒有完全充滿型腔的可能性。如此，如果不建立嚴格的模制條件，就難以使用半熔化金屬注模成型方法以模制出無毛病的薄的完好的產品。本專利技術是在考慮到克服上述問題的情況下實現的。本專利技術的一目的是提供一種薄而完好產品的半熔化金屬注模成型方法，該方法是設定正確的模制條件，以使熔體的流動性保持在一足夠的水平。本專利技術的另一目的是提供為薄而完好產品的半熔化金屬注模成型所設定的諸模制條件。本專利技術的又一目的是提供一種薄而完好產品的半熔化金屬注模成型設備，該成型方法是設定正確的模制條件，以使熔體流動性保持為足夠的水平。按照本專利技術，為了實現上述諸目的，在半熔化金屬注入之前，懸浮在半熔化金屬中的晶粒的尺寸相對于待模制的一產品的平均厚度被限定為一十分小的固定值，不降低熔體的流動性，從而獲得一具有足夠好的特性的很薄的產品。在本專利技術中，熔化金屬以一在一產品澆口處的較高的線速度送入模子型腔中，以提高半熔化金屬的流動性，然后就進一步改善了很薄型模制產品的質量。在本專利技術中，待送入的半熔化金屬中的固體份額百分比Fs被限定得相對于熔體中的固相的晶粒尺寸D(μm)為較低值，以提高向窄模腔里送入熔體時的流動性，然后獲得薄而完好的產品。在本專利技術中，在模子上一與產品澆口相對的型腔一側設置有一溢流口，該薄型模制產品對應于溢流口的一溢流口部分的厚度被設定為小于對應于產品澆口的產品澆口部分的厚度，從而就實現從型腔連續經過溢流口向溢流槽的充分的排氣，這樣就從整體上改善了薄型模制產品的質量。附圖說明圖1是表示在一按照本專利技術的實施例的半熔化金屬注模成型設備中使用的一模子的示意剖面圖；圖2是表示一半熔化金屬注模成型設備用的一注入器的示意剖視圖；圖3是一曲線圖，表示了在流動性測試中熔體的流動長度與該熔體里固相的晶粒尺寸D和一模制產品的平均厚度T的比值D/T之間的關系；圖4是一曲線圖，表示了在產品澆口處的熔化金屬速度V與用流動性測試測得的流動長度之間的關系；圖5是一曲線圖，表示了固體份額Fs與固相晶粒尺寸D的乘積與流動長度之間的關系；圖6是表示在用于流動性測試的一測試模子里的一型腔結構的示意圖；圖7是表示在用于密度測量測試的一測試模子里的一型腔結構的示意圖；圖8是一曲線圖，表示了溢流口的厚度與產品澆口的厚度之比to/Tg，和溢流口附近的產品部分的比重與產品澆口附近的部分的比重的比值γo/γg之間的關系；圖9是一表示一翹曲(warp)測量試驗的步驟的示意圖；以及圖10是一曲線圖，表示了在固體份額Fs與翹曲量之間的關系。下面將參閱諸附圖描述本專利技術。圖1和2分別表示半熔化金屬注模成型用的一種設備。該設備設置有一注入器2和一帶一型腔13的模子1，其中，在注入器里將一金屬的熔體M制備成一種含固體金屬的混合物，并由該注入器2注射到該型腔13內。在該注入器的一加熱筒里，將待注入的熔體在適用于該金屬材料的固相線與液相線之間的一溫度范圍里加熱成一種半熔化熔體。本專利技術涉及注模成型一種精密的薄型制品，并且由于模制而沒有內部和外部缺陷。在這一說明書里使用的名詞“薄型模制產品”指的是一種模制產品，產品部分的50％或更多些部分的壁厚是不大于1.5毫米；或者，指的是一種模制制品，其中，在兩側沿著厚度的方向，產品部分的容積(毫米3)除以表面積(毫米2)不大于0.75。另外，與型腔13對應的薄型模制產品部分被稱作為產品部分。注入器2有一注入筒22(如圖2所示)，該注入筒22有一固定于一軸21的絲杠23，該軸可轉動地設置在筒內并能向前、后移動。注入筒22還有一整體設置在其前端的噴嘴24。設置在注入筒22的一后端之上的是一內盛原材料的漏斗26。該漏斗26通過一內部充滿了氬的氬置換腔27(argon replacing chamber)連接于注入筒22。如此，加入漏斗26中的原材料可通過該氬環境，藉此可防止原材料受氧化。鎂或鎂合金的碎片可被用作加入的片狀原材料。在以下的描述里，這一實施例使用了片狀的鎂合金。設在注入筒22和噴嘴24周圍的是一加熱器(未圖示)，該加熱器對注入筒22內的被加入的片料P加熱，同時絲杠23攪拌這些片料，從而轉變為一種半熔化金屬M。該半熔化金屬M在一不高于鎂合金的液相線溫度的溫度時呈一種半熔化狀態，它包括在其內混合的固體和液體。在半熔化金屬M里的固相的晶粒尺寸D被設定為不大于該薄型模制產品的產品部分的平均厚度T的0.13倍，從而改善了半熔化熔體的足夠的流動性，以填充該薄腔，而模制缺陷少得多了。如果在這樣一種固-液混合物里固體晶粒的平均尺寸D比平均厚度T的1.3倍還要大，就明顯降低了該半熔化金屬M的流動性，如此，使它不實用了。通過調節模制的循環時間(一時間周期，即，在前面的熔體被注入后，將下一步要注入的半熔化金屬M加熱到一注入溫度，并在注入筒22里保持在該溫度下)，能控制固相D的晶粒尺寸。具體說，模制循環時間的加長使固體顆粒在該熔體里離散并增長，從而增大了固相的晶粒尺寸。半熔化金屬M的固體份額Fs是在該熔體的固相和液相中的固相量的某一百分比，它們能通過控制設置在圓筒22的周圍的加熱器(未圖示)而由于熔化溫度的改變得以控制，并被設定得使Fs和半熔化金屬M的固相的晶粒尺寸D(μm)符合Fs×D≤1500的關系。Fs×D的值被設定的不大于1500，這是因為大于1500的值會迅速降低半熔化金屬M的流動性。半熔化金屬M的固體份額Fs被設定在一從3％至40％的范圍里。這是因為小于3％的比值將導致一較高的半熔化金屬M溫度，因此，也就導致在該薄型模制產品的產品部分中的過分的翹曲(超過0.3毫米)，而高于40％的比值會導致損壞半熔化金屬M的流動性。設置在注入圓筒22的后端的是一高速注入機構29，該機構29使絲杠23前進，從而通過噴嘴24彈出半熔化金屬M。當通過向前推進絲杠23推動片料P或其半熔化金屬M，壓力使絲杠23退回(該絲杠23的退回是由一柱塞靠液壓相助的)，當該絲杠后退一預定的行程(一段與由一次模制彈出的半熔化金屬M的容積對應的距離)時，高速注入機構29就將絲杠23推向先前的一個位置。噴本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種薄型模制產品的半熔化金屬模制成型方法，該方法是將一種半熔化金屬經一產品澆口注入一型腔中，其特征在于，待注入的半熔化金屬里的固相的平均晶粒尺寸被設定為不大于在該型腔里待模制的該薄型模制產品的一產品部分的平均厚度的０．１３倍。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：坂本和夫，石田恭聰，山本幸男，
申請(專利權)人：瑪志達株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]