半熔化金属注模成型方法及其设备技术

一种生产一种薄型模制产品的半熔化金属模制成型方法，该方法是将一种镁合金的半熔化状态的半熔化金属Ｍ经一产品浇口注入一型腔中。该方法的特点在于：通过保持半熔化金属Ｍ的满意的流动性获得一种高质量的薄型模制产品。熔体Ｍ里的固相部分的晶粒尺寸被设定为不大于该薄型模制产品的产品部分的平均厚度的０．１３倍，在产品浇口处的熔化金属的线速度被设定为不小于３０米／秒，另外，半熔化金属的固体份额Ｆｓ（％）和半熔化金属Ｍ的固相的晶粒尺寸Ｄ（μｍ）被设定为需满足关系式Ｆｓ×Ｄ≤１５００。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用半熔化金属注模成型以由半熔化金属模制出薄形制品的方法及生产该制品用的设备。作为一种具有比用压铸法制出的产品更高的内部质量的金属模制制品的生产方法，已知有一种半熔化金属注模成型方法。该方法中，处于一种其温度保持在不高于某种合金的液相线温度的温度的半熔化状态的该熔化金属(如镁合金)被注射到一模子的一腔里，这在与USP4,894,882对应的日本专利公开物JP-B 2-015620中已作了描述。由于半熔化金属注模成型方法能在较低的温度下模制熔体，故比起压铸法它的模子的寿命更长，另外，能改善产品的模制精度。当用注模成型法形成一种在一对应于一窄腔的产品部分的厚度不大于1.5毫米的薄型模制产品时，熔化金属在这样的一个窄腔里能迅速固化以模制出无缺陷的产品。如此，为模制该熔体而无问题需要较高的注射速度。半熔化金属注模成型是出色的而且无较多的毛刺。例如压铸法，高速注射常产生许多毛刺，这样使经济性不好，并且还在熔化的金属流里造成紊流，这将导致内部质量相当低。但是，在半熔化金属中，由于金属材料是在一不超过该合金的液相线温度的温度下以一种半熔化状态被模制的，该熔化金属的流动性将会降低，从而增加了半熔化金属没有完全充满型腔的可能性。如此，如果不建立严格的模制条件，就难以使用半熔化金属注模成型方法以模制出无毛病的薄的完好的产品。本专利技术是在考虑到克服上述问题的情况下实现的。本专利技术的一目的是提供一种薄而完好产品的半熔化金属注模成型方法，该方法是设定正确的模制条件，以使熔体的流动性保持在一足够的水平。本专利技术的另一目的是提供为薄而完好产品的半熔化金属注模成型所设定的诸模制条件。本专利技术的又一目的是提供一种薄而完好产品的半熔化金属注模成型设备，该成型方法是设定正确的模制条件，以使熔体流动性保持为足够的水平。按照本专利技术，为了实现上述诸目的，在半熔化金属注入之前，悬浮在半熔化金属中的晶粒的尺寸相对于待模制的一产品的平均厚度被限定为一十分小的固定值，不降低熔体的流动性，从而获得一具有足够好的特性的很薄的产品。在本专利技术中，熔化金属以一在一产品浇口处的较高的线速度送入模子型腔中，以提高半熔化金属的流动性，然后就进一步改善了很薄型模制产品的质量。在本专利技术中，待送入的半熔化金属中的固体份额百分比Fs被限定得相对于熔体中的固相的晶粒尺寸D(μm)为较低值，以提高向窄模腔里送入熔体时的流动性，然后获得薄而完好的产品。在本专利技术中，在模子上一与产品浇口相对的型腔一侧设置有一溢流口，该薄型模制产品对应于溢流口的一溢流口部分的厚度被设定为小于对应于产品浇口的产品浇口部分的厚度，从而就实现从型腔连续经过溢流口向溢流槽的充分的排气，这样就从整体上改善了薄型模制产品的质量。附图说明图1是表示在一按照本专利技术的实施例的半熔化金属注模成型设备中使用的一模子的示意剖面图；图2是表示一半熔化金属注模成型设备用的一注入器的示意剖视图；图3是一曲线图，表示了在流动性测试中熔体的流动长度与该熔体里固相的晶粒尺寸D和一模制产品的平均厚度T的比值D/T之间的关系；图4是一曲线图，表示了在产品浇口处的熔化金属速度V与用流动性测试测得的流动长度之间的关系；图5是一曲线图，表示了固体份额Fs与固相晶粒尺寸D的乘积与流动长度之间的关系；图6是表示在用于流动性测试的一测试模子里的一型腔结构的示意图；图7是表示在用于密度测量测试的一测试模子里的一型腔结构的示意图；图8是一曲线图，表示了溢流口的厚度与产品浇口的厚度之比to/Tg，和溢流口附近的产品部分的比重与产品浇口附近的部分的比重的比值γo/γg之间的关系；图9是一表示一翘曲(warp)测量试验的步骤的示意图；以及图10是一曲线图，表示了在固体份额Fs与翘曲量之间的关系。下面将参阅诸附图描述本专利技术。图1和2分别表示半熔化金属注模成型用的一种设备。该设备设置有一注入器2和一带一型腔13的模子1，其中，在注入器里将一金属的熔体M制备成一种含固体金属的混合物，并由该注入器2注射到该型腔13内。在该注入器的一加热筒里，将待注入的熔体在适用于该金属材料的固相线与液相线之间的一温度范围里加热成一种半熔化熔体。本专利技术涉及注模成型一种精密的薄型制品，并且由于模制而没有内部和外部缺陷。在这一说明书里使用的名词“薄型模制产品”指的是一种模制产品，产品部分的50％或更多些部分的壁厚是不大于1.5毫米；或者，指的是一种模制制品，其中，在两侧沿着厚度的方向，产品部分的容积(毫米3)除以表面积(毫米2)不大于0.75。另外，与型腔13对应的薄型模制产品部分被称作为产品部分。注入器2有一注入筒22(如图2所示)，该注入筒22有一固定于一轴21的丝杠23，该轴可转动地设置在筒内并能向前、后移动。注入筒22还有一整体设置在其前端的喷嘴24。设置在注入筒22的一后端之上的是一内盛原材料的漏斗26。该漏斗26通过一内部充满了氩的氩置换腔27(argon replacing chamber)连接于注入筒22。如此，加入漏斗26中的原材料可通过该氩环境，藉此可防止原材料受氧化。镁或镁合金的碎片可被用作加入的片状原材料。在以下的描述里，这一实施例使用了片状的镁合金。设在注入筒22和喷嘴24周围的是一加热器(未图示)，该加热器对注入筒22内的被加入的片料P加热，同时丝杠23搅拌这些片料，从而转变为一种半熔化金属M。该半熔化金属M在一不高于镁合金的液相线温度的温度时呈一种半熔化状态，它包括在其内混合的固体和液体。在半熔化金属M里的固相的晶粒尺寸D被设定为不大于该薄型模制产品的产品部分的平均厚度T的0.13倍，从而改善了半熔化熔体的足够的流动性，以填充该薄腔，而模制缺陷少得多了。如果在这样一种固-液混合物里固体晶粒的平均尺寸D比平均厚度T的1.3倍还要大，就明显降低了该半熔化金属M的流动性，如此，使它不实用了。通过调节模制的循环时间(一时间周期，即，在前面的熔体被注入后，将下一步要注入的半熔化金属M加热到一注入温度，并在注入筒22里保持在该温度下)，能控制固相D的晶粒尺寸。具体说，模制循环时间的加长使固体颗粒在该熔体里离散并增长，从而增大了固相的晶粒尺寸。半熔化金属M的固体份额Fs是在该熔体的固相和液相中的固相量的某一百分比，它们能通过控制设置在圆筒22的周围的加热器(未图示)而由于熔化温度的改变得以控制，并被设定得使Fs和半熔化金属M的固相的晶粒尺寸D(μm)符合Fs×D≤1500的关系。Fs×D的值被设定的不大于1500，这是因为大于1500的值会迅速降低半熔化金属M的流动性。半熔化金属M的固体份额Fs被设定在一从3％至40％的范围里。这是因为小于3％的比值将导致一较高的半熔化金属M温度，因此，也就导致在该薄型模制产品的产品部分中的过分的翘曲(超过0.3毫米)，而高于40％的比值会导致损坏半熔化金属M的流动性。设置在注入圆筒22的后端的是一高速注入机构29，该机构29使丝杠23前进，从而通过喷嘴24弹出半熔化金属M。当通过向前推进丝杠23推动片料P或其半熔化金属M，压力使丝杠23退回(该丝杠23的退回是由一柱塞靠液压相助的)，当该丝杠后退一预定的行程(一段与由一次模制弹出的半熔化金属M的容积对应的距离)时，高速注入机构29就将丝杠23推向先前的一个位置。喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄型模制产品的半熔化金属模制成型方法，该方法是将一种半熔化金属经一产品浇口注入一型腔中，其特征在于，待注入的半熔化金属里的固相的平均晶粒尺寸被设定为不大于在该型腔里待模制的该薄型模制产品的一产品部分的平均厚度的０．１３倍。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：坂本和夫，石田恭聪，山本幸男，
申请(专利权)人：玛志达株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]