特許ウォッチ

公開番号2024066960
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-16
出願番号2022197123
出願日2022-12-09
発明の名称気孔率勾配を有する通気性金属構造及びその製造方法
出願人國立高雄科技大學,National Kaohsiung University of Science and Technology
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B22F 5/10 20060101AFI20240509BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】良好な機械強度を得るとともに、製品の成形過程で空気が溜まってしまうエアトラップの問題を解決するとともに、製品の表面品質を高める、ホール勾配を有する通気金属構造及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ホール勾配を有する通気金属構造は、第1の重ね層1を備える。第1の重ね層1は、互いに表裏の関係にある第1の面及び第2の面を有する。第1の重ね層1の第1の面には、第2の重ね層2が結合される。第1の重ね層1上には、複数の第1のホール11が形成される。第2の重ね層2上には、複数の第2のホール21が形成され、第1の重ね層1の第1のホール11と、第2の重ね層2の第2のホール21とは位置が互いに対応して連通し、第2のホール21の直径が第1のホール11の直径より小さい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の重ね層を備えた、ホール勾配を有する通気金属構造であって、
前記第１の重ね層は、互いに表裏の関係にある第１の面及び第２の面を有し、前記第１の重ね層の前記第１の面には、第２の重ね層が結合され、前記第１の重ね層上には、複数の第１のホールが形成され、前記第２の重ね層上には、複数の第２のホールが形成され、前記第１の重ね層の前記第１のホールと、前記第２の重ね層の前記第２のホールとは位置が互いに対応して連通し、前記第２のホールの直径が前記第１のホールの直径より小さいことを特徴とする、
ホール勾配を有する通気金属構造。
続きを表示（約 3,700 文字）【請求項２】
前記第１の重ね層の前記第１のホールの直径は、８０μｍより大きく、
前記第２の重ね層の前記第２のホールの直径は、５０μｍより小さいことを特徴とする請求項１に記載のホール勾配を有する通気金属構造。
【請求項３】
第３の重ね層をさらに備え、
前記第３の重ね層は、前記第１の重ね層の前記第２の面に結合され、
前記第３の重ね層上には、複数の第３のホールが形成され、前記第３の重ね層の前記第３のホールと、前記第１の重ね層の前記第１のホールとは位置が互いに対応して連通し、前記第３のホールの直径が前記第１のホールの直径より小さいか等しいことを特徴とする請求項１に記載のホール勾配を有する通気金属構造。
【請求項４】
前記第１の重ね層の前記第１のホールの直径は、８０μｍより大きく、
前記第３の重ね層の前記第３のホールの直径は、８０μｍより大きいか５０μｍより小さいことを特徴とする請求項３に記載のホール勾配を有する通気金属構造。
【請求項５】
ホール勾配を有する通気金属構造の製造方法であって、
複数の金属粉末を平らに固めて第１の積層を形成し、前記第１の積層上に互いに平行に間隔をおいて設けられた複数本の線形経路をレーザビームにより走査し、前記第１の積層の線形経路には、溶融池幅が付随して形成され、前記第１の積層の２つの線形経路間に形成されたハッチ距離は、線形経路の溶融池幅より大きく、前記第１の積層のハッチ距離と溶融池幅との差値によりギャップが形成され、前記第１の積層上に複数の金属粉末が平らに固められて第２の積層が形成され、前記第２の積層上に互いに平行に間隔をおいて設けられた複数本の線形経路をレーザビームにより走査し、前記第２の積層の線形経路は、前記第１の積層の線形経路との間に夾角が形成され、前記第２の積層の線形経路には、溶融池幅が付随して形成され、前記第２の積層の２つの線形経路間に形成されたハッチ距離は溶融池幅より大きく、前記第２の積層のハッチ距離と、溶融池幅との差値によりギャップが形成され、前記第１の積層及び前記第２の積層のギャップが交差され、格子状アレイ配列の複数の第１のホールを構成し、前記第１の積層上に積層される前記第２の積層の順序は、複数の前記第１の積層及び複数の前記第２の積層を順次積層して所定の厚さの第１の重ね層を形成し、複数の前記第１の積層及び複数の前記第２の積層のギャップが交差されて構成された第１のホールの位置が互いに対応し、前記第１の重ね層に貫通されて連続した前記第１のホールが形成される、前記第１の重ね層を形成するステップ（Ａ）と、
前記複数の金属粉末を前記第１の積層の第１の面上に平らに固めて第３の積層を形成し、前記第３の積層上に互いに平行に間隔をおいて設けられた複数本の線形経路をレーザビームにより走査し、前記第３の積層の線形経路には、溶融池幅が付随して形成され、前記第３の積層の２つの線形経路間に形成されたハッチ距離は、線形経路の溶融池幅より大きく、前記第３の積層のハッチ距離と溶融池幅との差値によりギャップが形成され、複数の金属粉末を前記第３の積層上に平らに固めて第４の積層が形成され、前記第４の積層上に互いに平行に間隔をおいて設けられた複数本の線形経路をレーザビームにより走査し、前記第４の積層の線形経路は、前記第３の積層の線形経路との間に夾角が形成され、前記第４の積層の線形経路には、溶融池幅が付随して形成され、前記第４の積層の２つの線形経路間に形成されたハッチ距離は溶融池幅より大きく、前記第４の積層のハッチ距離と、溶融池幅との差値によりギャップが形成され、前記第３の積層及び前記第４の積層のギャップが交差されて格子状アレイ配列の複数の第２のホールを構成し、前記第３の積層上に積層される前記第４の積層の順序は、少なくとも１つの前記第３の積層及び少なくとも１つの前記第４の積層を順次積層させて所定の厚さの第２の重ね層を形成し、少なくとも１つの前記第３の積層及び少なくとも１つの前記第４の積層のギャップが交差されて構成された第２のホールの位置は互いに対応し、前記第２の重ね層に貫通されて連続した前記第２のホールが形成され、前記第２の重ね層の前記第２のホールと前記第１の重ね層の前記第１のホールとは、互いに位置が対応して連通し、前記第２のホールの直径が前記第１のホールの直径より小さい、前記第２の重ね層を形成するステップ（Ｂ）と、を含むことを特徴とする、
ホール勾配を有する通気金属構造の製造方法。
【請求項６】
前記第１の重ね層の前記第１の積層及び前記第２の積層の溶融池幅を７０～１５０μｍに設定し、
前記第１の積層及び前記第２の積層のハッチ距離を１５０～３００μｍに設定し、
前記第１の積層及び前記第２の積層のギャップを８０μｍより大きくするとともに、前記第１の積層及び前記第２の積層のギャップが交差されて構成される前記第１のホールの直径は８０μｍより大きいことを特徴とする請求項５に記載のホール勾配を有する通気金属構造の製造方法。
【請求項７】
前記第２の重ね層の前記第３の積層及び前記第４の積層の溶融池幅を７０～１５０μｍに設定し、
前記第３の積層及び前記第４の積層のハッチ距離を１２０～２００μｍに設定し、
前記第３の積層及び前記第４の積層のギャップを５０μｍより小さくするとともに、前記第３の積層及び前記第４の積層のギャップが交差されて構成される前記第２のホールの直径は５０μｍより小さいことを特徴とする請求項５に記載のホール勾配を有する通気金属構造の製造方法。
【請求項８】
複数の金属粉末を前記第１の重ね層の第２の面上に平らに固めて第５の積層を形成し、前記第５の積層上に互いに平行に間隔をおいて設けられた複数本の線形経路をレーザビームにより走査し、前記第５の積層の線形経路には、溶融池幅が付随して形成され、前記第５の積層の２つの線形経路間に形成されたハッチ距離は、線形経路の溶融池幅より大きく、前記第５の積層のハッチ距離と溶融池幅との差値によりギャップが形成され、前記複数の金属粉末を前記第５の積層上に平らに固めて第６の積層が形成され、前記第６の積層上に互いに平行に間隔をおいて設けられた複数本の線形経路をレーザビームにより走査し、前記第６の積層の線形経路は、前記第５の積層の線形経路との間に夾角が形成され、前記第６の積層の線形経路には、溶融池幅が付随して形成され、前記第６の積層の２つの線形経路間に形成されたハッチ距離は溶融池幅より大きく、前記第６の積層のハッチ距離と、溶融池幅との差値によりギャップが形成され、前記第５の積層及び前記第６の積層のギャップが交差され、格子状アレイ配列の複数の第３のホールを構成し、前記第５の積層上に積層される前記第６の積層の順序は、少なくとも１つの前記第５の積層及び少なくとも１つの前記第６の積層が順次積層されて所定の厚さの第３の重ね層が形成され、少なくとも１つの前記第５の積層及び少なくとも１つの前記第６の積層のギャップが交差されて構成された第３のホールの位置は互いに対応し、前記第３の重ね層に貫通されて連続した前記第３のホールが形成され、前記第３の重ね層の前記第３のホールと前記第１の重ね層の前記第１のホールとは、互いに位置が対応して連通し、前記第３のホールの直径が前記第１のホールの直径より小さいか等しい、前記第３の重ね層を形成するステップ（Ｃ）をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のホール勾配を有する通気金属構造の製造方法。
【請求項９】
前記第３の重ね層の前記第５の積層及び前記第６の積層の溶融池幅を７０～１５０μｍに設定し、
前記第５の積層及び前記第６の積層のハッチ距離を１５０～３００μｍ又は１２０～２００μｍに設定し、前記第５の積層及び前記第６の積層のギャップを８０μｍより大きくするか５０μｍより小さくするとともに、前記第５の積層及び前記第６の積層のギャップが交差されて構成される前記第３のホールの直径は８０μｍより大きいか５０μｍより小さいことを特徴とする請求項８に記載のホール勾配を有する通気金属構造の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の重ね層の前記第１の積層及び前記第２の積層のギャップが交差されてなる夾角は、
２ｎｄ
ｇａｐ＝
１ｓｔ
ｃｏｓ（９０－θ）であり、
前記第２の重ね層の前記第３の積層及び前記第４の積層のギャップが交差されてなる夾角は、
４ｔｈ
ｇａｐ＝
３ｒｄ
ｃｏｓ（９０－θ）であり、
前記第３の重ね層の前記第５の積層及び前記第６の積層のギャップが交差されてなる夾角は、
６ｔｈ
ｇａｐ＝
５ｔｈ
ｃｏｓ（９０－θ）であることを特徴とする請求項８に記載のホール勾配を有する通気金属構造の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、層状製品技術の分野に関し、特に、ホール勾配を有する通気金属構造及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１～５で開示されている通気金属に関する製造方法は、主に金属粉末高温焼結技術を採用し、製造される金属製品が通気機能を有するが、焼結成形のホールの寸法が不均一で形状が不規則である上、ホールのランダム散布が連続性に欠け、各通気孔間が連続して接続されておらず中断された状態下で、その通気性が達成困難であり、その通気性能の有効性が確保できなかったため、排気が好ましくないなどの欠点が依然としてあった。また、従来の通気金属では、排気効果を高めるためにルース方式で焼結した場合、その硬度が大幅に下がってしまい、機械性質が低下し、射出成形製品の表面品質が維持できず、緻密方式で焼結した場合、機械強度及び射出成形製品の表面品質を確保することができたが、製品の成形過程で大量の気体が発生してしまい、空気が溜まってしまうエアトラップの問題を解決することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
台湾特許第Ｉ２６９８１４号公報
台湾特許出願公開第２０１９２９９８２Ａ号公報
中国特許第１０７８６８８９９Ｂ号公報
中国特許第１０５９２２５１４Ｂ号公報
中国特許出願公開第１０６８６７０１６Ａ号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の主な目的は、良好な機械強度を得るとともに、製品の成形過程で空気が溜まってしまうエアトラップの問題を解決するとともに、製品の表面品質を高める、ホール勾配を有する通気金属構造及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、第１の重ね層を備えた、ホール勾配を有する通気金属構造であって、前記第１の重ね層は、互いに表裏の関係にある第１の面及び第２の面を有し、前記第１の重ね層の前記第１の面には、第２の重ね層が結合され、前記第１の重ね層上には、複数の第１のホールが形成され、前記第２の重ね層上には、複数の第２のホールが形成され、前記第１の重ね層の前記第１のホールと、前記第２の重ね層の前記第２のホールとは位置が互いに対応して連通し、前記第２のホールの直径が前記第１のホールの直径より小さいことを特徴とする、ホール勾配を有する通気金属構造を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のホール勾配を有する通気金属構造及びその製造方法は、以下（１）及び（２）の効果を有する。
（１）ホールの直径が小さめの第２の重ね層にキャビティが設けられ、キャビティ内で製品が射出成形される際、きめ細かくて平滑な表面品質を得て、ホールの直径が大きめの第１の重ね層を利用し、プラスチック製品の成形過程で発生する大量の気体を効果的に排出させ、空気が溜まってしまうエアトラップの問題を効果的に解決することができる。
（２）第１の重ね層の外側に位置する第３の重ね層は、製造の必要性に応じてそのホールの寸法を調整し、製造する金型の機械強度及び排気性を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の一実施形態に係るホール勾配を有する通気金属構造を示す分解斜視図である。
本発明の一実施形態に係るホール勾配を有する通気金属構造を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係るホール勾配を有する通気金属構造を示す流れ図である。
本発明の一実施形態に係るレーザビーム走査状態の説明図である。
本発明の一実施形態に係る第１の積層及び第２の積層のレーザビーム走査状態の説明図である。
本発明の一実施形態に係る第３の積層及び第４の積層のレーザビーム走査状態の説明図である。
本発明の一実施形態に係る第５の積層及び第６の積層のレーザビーム走査状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
まず、図１及び図２を参照する。図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係るホール勾配を有する通気金属構造は、第１の重ね層１を含む。第１の重ね層１は、互いに表裏の関係にある第１の面及び第２の面を有する。第１の重ね層１の第１の面には、第２の重ね層２が結合される。第１の重ね層１の第２の面には、第３の重ね層３が結合される。第１の重ね層１上には、複数の第１のホール１１が形成される。第２の重ね層２上には、複数の第２のホール２１が形成される。第３の重ね層３上には、複数の第３のホール３１が形成される。第１の重ね層１の第１のホール１１と、第２の重ね層２の第２のホール２１と、第３の重ね層３の第３のホール３１とは位置が互いに対応して連通し、第２のホール２１の直径が第１のホール１１の直径より小さく、第３のホール３１の直径が第１のホール１１の直径より小さいか等しい。第１の重ね層１の第１のホール１１の直径は、８０μｍより大きい。第２の重ね層２の第２のホール２１の直径は、５０μｍより小さい。第３の重ね層３の第３のホール３１の直径は、８０μｍより大きいか５０μｍより小さい。
【０００９】
図３を参照する。図３に示すように、本発明の一実施形態に係るホール勾配を有する通気金属構造の製造方法は、以下のステップ（Ａ）～（Ｃ）を含む。
【００１０】
ステップ（Ａ）：第１の重ね層を形成する。図４及び図５を併せて参照する。図４及び図５に示すように、複数の金属粉末を平らに固めて第１の積層４を形成し、第１の積層４上に互いに平行に間隔をおいて設けられた複数本の線形経路４１をレーザビームａにより走査する。第１の積層４の線形経路４１には、溶融池幅（ｗｉｄｔｈｏｆｍｅｌｔｐｏｏｌ）４２が付随して形成される。第１の積層４の溶融池幅４２を７０～１５０μｍに設定し、第１の積層４の２つの線形経路４１間に形成されたハッチ距離（ｈａｔｃｈｄｉｓｔａｎｃｅ）４３は、線形経路４１の溶融池幅４２より大きい。第１の積層４の２つの線形経路４１のハッチ距離４３は、１５０～３００μｍに設定される。第１の積層４のハッチ距離４３とその溶融池幅４２との差値によりギャップ（ｇａｐ）４４が形成される。ギャップ４４＝ハッチ距離４３－溶融池幅４２であり、第１の積層４のギャップ４４は８０μｍより大きく、第１の積層４上に複数の金属粉末が平らに固められて第２の積層５が形成される。第２の積層５上に互いに平行に間隔をおいて設けられた複数本の線形経路５１をレーザビームａにより走査する。第２の積層５の線形経路５１は、第１の積層４の線形経路４１との間に夾角が形成される。第２の積層５の線形経路５１には、溶融池幅５２が付随して形成され、第２の積層５の２つの線形経路５１間に形成されたハッチ距離５３はその溶融池幅５２より大きい。第２の積層５のハッチ距離５３と、その溶融池幅５２との差値によりギャップ５４が形成される。第２の積層５の溶融池幅５２は、７０～１５０μｍに設定され、そのハッチ距離５３は、１５０～３００μｍに設定され、第２の積層５のギャップ５４は８０μｍより大きく、第１の積層４及び第２の積層５のギャップ４４，５４が交差され、格子状アレイ配列の複数の第１のホール１１を構成する。第１のホール１１の直径は、８０μｍより大きく、第１の積層４及び第２の積層５のギャップ４４，５４が交差されてなる夾角は、
２ｎｄ
ｇａｐ＝
１ｓｔ
ｃｏｓ（９０－θ）であるが、９０度であることが最も好ましい。第１の積層４上に積層される第２の積層５の順序は、複数の第１の積層４及び複数の第２の積層５を順次積層して所定の厚さの第１の重ね層１を形成し、複数の第１の積層４及び複数の第２の積層５のギャップ４４，５４が交差されて構成された第１のホール１１の位置が互いに対応し、第１の重ね層１に貫通されて連続した第１のホール１１が形成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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