環境調和型軽合金の射出成形に関する伝熱学的検討

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AM50A製の直方体状マグネシウム合金粒子(縦×横×長さ=1.4mm×0.9mm×2.5mm,以下Mg合金粒子と略)を内径50mmのシリンダとピストンからなるステンレス鋼製圧縮容器に32g投入し,一定温度・圧縮荷重条件下で6時間圧縮した.温度は室温から450℃,圧縮荷重を500kgf〜2000kgf(見掛け圧力2.5MPa〜10MPa)の範囲で種々に設定した.Mg合金粒子充填層の有効熱伝導率は,定常比較法により測定した.空隙率や有効熱伝導率は,定性的には,昨年度測定したAZ91Dの場合とほぼ同じ傾向を示した.かさ密度の変化速度は,かさ密度,温度,見掛け圧力の関数として表現できた.また有効熱伝導率は,Mg合金粒子の熱伝導率とかさ密度の関数として表現できた.次いで,射出成形機の性能予測シミュレーションプログラムを開発した。スクリュー溝に沿ってコントロールボリュームを配置し,力の釣り合いから平均圧力の式を,熱バランスからエネルギの式を導出した.前述の物性値に関する実験式を用いて射出成形機内部の圧力と温度の非定常解を数値的に導き,射出成形機の性能に及ぼす成形サイクルの影響を検討した.その結果,成形サイクルが短い場合には,成形機入り口部での圧力上昇が顕著となり,スクリュ回転トルクが大きくなることが分かった.一方,成形サイクルが長い場合には,成形機内部におけるMg合金粒子群の滞留時間が時間的に変動し,トルクの変動をもたらすことが分かった.