低熔点金属材料注射成型 方法、注射成型设备以及箱体 本发明涉及一种低熔点金属材料的注射成型方法、注射成型设备以及通过该注射成型方法利用低熔点金属材料所制成的箱体，本发明特别适用于例如作为笔记本个人电脑(下面称为笔记本PC)箱体材料的低熔点金属材料的注射成型。
目前，如图1中所示，低熔点金属材料镁合金通常用于制作一个笔记本PC50的外部箱体60。利用所述镁合金制作笔记本PC箱体的优点是能够减轻个人电脑主体的重量和提高硬度。
在制作这样的笔记本PC箱体60时，例如利用热室注射成型设备以预定的注射速度将熔化到预定温度的镁合金熔融金属注入到设置在金属模中并具有预定形状的注射模腔中。在所述注射熔融金属冷却和凝固后，将所述注射熔融金属从金属模中取出作为模制产品，从而可制成形状与模腔相同的箱体60。
接着，在所制成的箱体60的表面上打印型号名称和标示并且将其安装到笔记本PC的主体中，使其作为一种商品被装船。
但是，由于型号名称和标示是被打印在所述箱体60的表面上的，因此难以获得高质量的印痕并且难以使用户对笔记本PC的箱体60产生高质量的感觉。因此，近年来，人们需要利用相对于箱体60地表面稍微凹入的字符(下面称为凹形字符)来形成型号名称和标示。
如图2中所示，在利用热室注射成型设备1制作一个设有凹形字符的箱体(下面称为带有凹形字符的箱体)时，其中箱体的型号名称和标示是利用箱体表面上的凹形字符形成的，使用一个金属模11，该金属模11具有一个模腔2，所述模腔2是由左边的金属半模3A和右边的金属半模3B形成的，所述模腔2的形状与带有凹形字符的箱体相符。
此时，注射成型设备1将温度高于金属模3的镁合金熔融金属从注射设备9注射到所述模腔2中。在所述注射熔融金属冷却和凝固后，利用液压缸8沿着箭头C的方向移动右边的金属半模3B，使左边的金属半模3A和右边的金属半模3B分离并且从模腔2中取出模制产品。
但是，如图3中所示，注入到金属模3之模腔2中的熔融金属会在与待形成于箱体表面上的凹形字符相对应的位置所设置的凸出部分4处沿着箭头所示方向不规则地折回。注入到模腔2中的熔融金属流中出现偏向流动并且熔融金属不能稳定地在模腔2中流动，因而，带有凹形字符的箱体在模制后，其表面上会出现不规则的纹路。
另外，在热室注射成型设备1中，由于温度高于金属模3的熔融金属是以预定的注射速度注入到被加热到预定温度的金属模3的模腔2中的，因此，高温的熔融金属会对所述凸出部分4造成严重的冲击。
因此，在注射成型设备1中，左边的金属半模3A的凸出部分4进一步受热和受损。因而，会出现破损，诸如凸出部分4的边缘破碎。因此，在利用注射成型设备1所模制的带有凹形字符的箱体中，由于凸出部分4的边缘破碎而会导致诸如凹形字符部分的轮廓不清楚的缺点。
同时，在热室注射成型设备1中，由于高温熔融金属对凸出部分4造成严重的冲击以及所述凸出部分4进一步受热，因此当熔融金属冷却和凝固时熔融金属会附着到凸出部分4的表面上，因而，难以将模制产品从金属模3中取出。因此，在带有凹形字符的箱体表面上所形成的凹形字符底面上出现水平差异。
这样，在常规的注射成型设备1中，由于存在以下问题，即：诸如在模制后的带有凹形字符的箱体表面上产生不规则纹路、形成在表面上的凹形字符轮廓不清楚、在底面上出现水平差异、以及左边金属半模3A的凸出部分4上可能出现破碎，因此制作大量无缺陷的带有凹形字符的箱体是困难的，这样就产生了一个高质量箱体的产量不高的问题。
如上所述，本发明的一个目的是：在利用低熔点金属材料进行注射成型时提供一种能够容易地在模制产品的表面上形成所需形状的凹形部分的低熔点金属材料注射成型方法、一种注射成型设备和一个高质量的带有凹形模制部分的箱体。
本发明的上述目的和其它目的是通过提供一种低熔点金属材料注射成型方法、一种注射成型设备和一个箱体来达到。在低熔点金属材料注射成型方法中，该方法用于将低熔点金属材料的熔融金属注入到一个设置在一个金属模中的具有预定形状的注射模腔中并且在所述熔融金属冷却和凝固后将模制件从所述注射模腔中取出；利用第一金属半模和与之相接触的第二金属半模形成所述注射模腔，将该金属模加热到预定的金属模温度，所述金属模具有一个梯形凸出部分，具有预定高度的所述梯形凸出部分形成在用于形成所述注射模腔的所述第一金属半模或所述第二金属半模的金属模内表面上，并且将被加热到预定的熔化温度下的所述熔融金属注射到被加热的所述金属模中的注射模腔中，并且在所述注射的熔融金属冷却和凝固后，通过使所述第一金属半模与第二金属半模分离将所述模制件从所述注射模腔中取出，这样，由于形状为梯形的所述凸形部分的斜边而使注入到所述注射模腔中的熔融金属的流动不会受到干扰并且能够使熔融金属以一个均匀的速度被注入。因而，能够容易地在箱体表面上形成轮廓清晰的与所述凸形部分相应的凹形部分。
另外，根据本发明，在注射成型设备中，该设备用于将被加热到预定温度的低熔点金属材料熔融金属注射到设置在被加热到预定金属模温度的金属模中的且具有预定形状的注射模腔中，并且在所述注射的熔融金属冷却和凝固后将模制件从所述注射模腔中取出；由于所述第一金属半模和与之相接触的第二金属半模在所述金属模内部形成了所述注射模腔，并且一个具有预定高度的梯形凸出部分设置在用于形成所述注射模腔的所述第一金属半模或所述第二金属半模的金属模内表面上，这样，由于形状为梯形的所述凸形部分的斜边而使注入到所述注射模腔中的熔融金属的流动不会受到干扰并且能够使熔融金属稳定地被注入到模腔中，因而能够容易地在箱体表面上形成轮廓清晰的与所述凸形部分相应的凹形部分。
另外，根据本发明，在用于电子设备的箱体中，所述箱体是通过以预定的注射速度将被加热到预定温度的低熔点金属材料熔融金属注射到设置在被加热到预定金属模温度的金属模中的具有预定形状的注射模腔中并且在所述注射的熔融金属冷却和凝固后将模制件从所述注射模腔中取出而获得的，由于一个梯形凹形部分形成在所述箱体表面上，所述梯形凹形部分具有斜边，所述斜边从所述表面向着底侧相对于与所述表面垂直的假想边具有预定的倾斜角，因此可提高静载荷强度和扭曲强度，同时利用所述凹形部分的具有梯形倾斜角的斜边能够获得光滑的触感和高质量的感觉。
从下面结合附图对本发明的详细描述中可以明显地得到本发明的特征、原理和效果，在附图中，相同的部件用相同的附图标号进行表示。
在附图中：
图1是表示一种常规笔记本个人电脑的箱体的一个简图；
图2是表示一种常规注射成型设备结构的一个简图；
图3是表示在常规注射成型设备中熔融金属以折回的方式弥散的一个截面图；
图4是沿着本发明所涉及的注射成型设备的Y-Y＇线所剖得的一个截面图；
图5是沿着本发明所涉及的注射成型设备的X-X＇线所剖得的一个截面图；
图6是表示一个金属模结构的一个截面图；
图7是表示熔融金属在模腔中的流动状态的一个简图；
图8是表示一个带有凹形字符的箱体的一个透视图；
图9是表示一个带有凹形字符的箱体的一个截面图；
图10是表示载荷强度的一个简图；
图11表示本发明其它实施例所涉及的一个金属模结构的一个截面图；
图12是表示本发明其它实施例所涉及的一个带有凹形字符的箱体的一个透视图，其中设有凹形部分。
下面将参照附图对本发明的优选实施例进行描述：
根据本发明，利用金属模(下面将描述的)对作为笔记本PC主体的箱体材料的低熔点金属材料镁合金进行注射成型以形成一个具有凹形字符的箱体，所谓凹形字符指的是在箱体表面上的字符呈稍微凹入的形式(下面称为凹形字符)。
这里，熔点低于650℃的金属元素单物质或这些元素所形成的合金被称为低熔点金属材料；诸如铝、镁、锌、锡、铅、铋、铽、碲、镉、铊、砹、钋、硒、锂、铟、钠、钾、铷、铯、钫、镓都被列为低熔点金属材料。特别是，铝、镁、铅、锌、铋、锡以及它们的合金是理想的低熔点金属材料。
这些金属物质是金属元素或合金，其可在注射成型设备处混合和熔化成型。这些金属物质可利用粉碎设备对铸锭粉碎来得到，也可使用利用粉碎设备所获得的粉碎粉料。另外，这些金属物质通过将熔融金属滴入到诸如水的冷却介质中来形成，这些金属物质还可利用还原方法、旋转耗散电极(rolling dissipation electrode)方法来获得。
利用这些方法所获得的金属物质比较小并且易于处理，不同于粉料并且易于在被输送到注射成型设备的金属模内的过程中熔化。因此，在下面所涉及的低熔点金属物质的一个示例采用根据日本工业标准(JIS)的“AZ91D”镁合金。
在图4和图5中，其中与图2中相同的部件用相同的附图标记表示，附图标记10表示的是一个热室注射成型设备。图5是沿着图4中的X-X＇线所剖得的表示注射成型设备10的一个截面图。图4是沿着图5中的Y-Y＇线所剖得的表示注射成型设备10的一个截面图。特别地，从模腔12的内部看过去，图5中的注射成型设备10是一个表示金属模11中的左边金属半模11A的金属模表面13的前视图。低熔点金属物质熔融金属可以一个均匀的速度从下部的注射设备9注射到模腔12中。
在注射成型设备10中(图5)，凸出字符部分15(“VAIO”)作为由字符和图形所形成的凸形部分在左边金属半模11A中的金属模内表面13中心处从金属模内表面13稍微凸出，所述凸出字符部分15的形状与在模制后形成在箱体表面上的凹形字符相对应。所述凸出字符部分15的长度大约是金属模内表面13长度的三分之一，宽度大约是金属模内表面13宽度的三分之二，所述金属模内表面13的尺寸大约是183毫米(长度)×258毫米(宽度)。
在这种情况下，与所述凸出字符部分15的“V”字相对应的梯形凸出部分14在金属模11中从金属模内表面13凸出(图4)。
这里，参照图6详细描述设置在左边金属半模11A的金属模内表面13上的所述凸出字符部分15中的凸出部分14的尺寸以及由作为第一金属半模的固定左边金属半模11A和作为第二金属半模的可移动右边金属半模11B所形成的模腔12的空间尺寸。
形成在左边金属半模11A的外表面(即金属模内表面13)上的梯形凸出部分14相对于模腔12的空间高度h0(=1．2毫米)形成从金属模内表面13到上底边14A的高度h1(=0．44毫米)。金属模内表面13与斜边14B和14C之间的连接以及斜边14B、14C与上底边14A之间的连接分别采用圆角R1(=0．15毫米)和圆角R2(=0．15毫米)进行连接。
在实际操作中，如果形成在左边金属半模11A上的凸出字符部分15中的凸出部分14的梯形高度在0．3毫米至0．5毫米的范围内，圆角R1和R2(=0．15毫米)的圆弧半径在0．1毫米至0．2毫米的范围内是可接受的。特别是，如果凸出部分14的梯形高度h1为模腔12的空间高度h0的25％至40％，圆角R1和R2的圆弧半径为模腔12的空间高度h0的8％至17％也是可接受的。
同时，梯形凸出部分14的斜边14B和14C相对于与金属模内表面13垂直的假想边倾斜大约5度角，注入到模腔12中的熔融金属会由于斜边14B和14C的倾斜而易于流入到模腔12中。同样，在这种情况下，如果斜边14B和14C相对于与金属模内表面13垂直的假想边倾斜大约4至6度角也是可接受的。
因此，在由具有梯形凸出部分14的左边金属半模11A和右边金属半模11B所形成的模腔12中，由于设置在金属模内表面13上的凸出部分14为梯形，当镁合金熔融金属注入到所述模腔12中时，所述凸出部分14的斜边14B与注入模腔12中的熔融金属之间形成一个钝角，因此熔融金属将以一个均匀速度注入模腔中而不会在所述凸出部分14处以折回的方式弥散。
因此，由于注射成型设备10能够以一个均匀的速度将熔融金属注入到金属模11的模腔12中并且不会使所述熔融金属的流动受到干扰，因此能够防止模制后的箱体表面上出现不规则的纹路。由于熔融金属是以一个均匀的速度注入到所述模腔12中的，因此模制后所形成的凹形字符轮廓是比较清晰的。
同时，在注射成型设备10中，由于凸出部分14为梯形，并且由于凸出部分14的钝角而使得当熔融金属冲击凸出部分14时熔融金属的冲击力被吸收且减弱，因此可防止所述凸出部分14被加热到较高的温度。因而，在注射成型设备10中，当熔融金属冷却和凝固时可防止熔融金属附着在凸出部分14的表面上。因此，可防止在所形成的带有凹形字符的箱体中的凹形字符底面上出现水平差异。
另外，由于当熔融金属冲击凸出部分14时通过形成所述钝角可使注射成型设备10能够减弱高温熔融金属的冲击力，因此可防止由于高温而导致的凸出部分14受损以及防止凸出部分14的角部破碎。因而，注射成型设备10能够大大地提高金属模11的耐用性。
在实际操作中，所述注射成型设备10将金属模11加热到大约220℃，在该条件下，该注射成型设备10以大约80米／秒的注射速度将温度大约为620℃的熔融镁合金从注射设备9注射到金属模11的模腔12中。当注射到模腔12中的熔融金属凝固后，利用液压缸19沿着箭头C的方向移动右边金属半模11B，使左边金属半模11A和右边金属半模11B分离并且从金属模11中取出模制件，即带有凹形字符的箱体。
对于这种方案，如图8中所示，通过注射成型设备10以预定的熔融金属温度和预定的注射速度利用金属模11的模腔12进行注射成型所获得的带有凹形字符21的箱体20表面上设有凹形部分21，所述凹形部分21具有与形成在左边金属半模11A的金属模内表面13上的凸出字符部分15(图5)相应的凹形字符。
如图9中所示，该图是沿着带有凹形字符的箱体的W-W＇线所剖得的截面图，所述箱体的形状和尺寸与金属模11的模腔12(图6)相同。凹形字符相对于箱体高度h2(=1．2毫米)形成从带有凹形字符的箱体20的表面20A至具有凹形字符的凹形部分21(图8)之底面21A的高度h3(=0．4毫米)。斜边21B和21C与底面21A之间的连接分别采用圆角R3(=0．15毫米)和圆角R4(=0．15毫米)进行连接。
但是，由于带有凹形字符20的箱体是根据金属模11的模腔12尺寸进行模制的，因此，从带有凹形字符的箱体20的表面20A至凹形部分21(图8)的底面21A的字符高度h3(=0．4毫米)在0．3毫米至0．5毫米的范围内是可接受的。如果圆角R3和圆角R4(=0．15毫米)的圆弧半径在0．1毫米至0．2毫米的范围内也是可接受的。
特别地，如果从带有凹形字符的箱体20的表面20A至凹形部分21(图8)的底面21A的字符高度h3为箱体高度h2的25％至40％，圆角R3和R4的圆弧半径为箱体高度h2的8％至17％也是可接受的。
另外，具有凹形字符的凹形部分21的斜边21B和21C相对于与底面21A垂直的假想边倾斜大约5度角。同样，在这种情况下，如果斜边21B和21C相对于与底面21A垂直的假想边倾斜大约4至6度角也是可接受的。
根据上述结构，当注射成型时，所述注射成型设备10使用金属模11，所述金属模11包括固定的左边金属半模11A和可移动的右边金属半模11B，所述固定的左边金属半模11带有一个凸出字符部分15，所述凸出字符部分15具有凸出部分14，所述凸出部分14的高度h1大约是模腔12的空间高度h0的25％至40％，所采用和形成的圆角R1和R2的圆弧半径大约是模腔12的空间高度h0的8％至17％以使斜边14B和14C相对于与金属模内表面13垂直的假想边倾斜大约4度至6度角。
接着，注射成型设备10在注射成型时利用所述金属模11以预定的金属模制温度、预定的熔化温度和预定的注射速度在注射成型条件下将镁合金熔融金属注射到模腔12中。
此时，在该注射成型设备10中，与常规设备不同的是，由于由梯形的凸出部分14所形成的凸出字符部分15设置在形成模腔12的固定的左边金属半模11A的金属模内表面13上，因此注入到模腔12中的镁合金熔融金属不会以折回的方式弥散，而是可以一个均匀的速度注入到模腔12中。
另外，由于所述注射成型设备10设有在金属模11的左边金属半模11A的金属模内表面13上的梯形凸出部分14，因此当镁合金熔融金属注入到模腔12中并且镁合金熔融金属冲击凸出部分14的斜边14A时形成一个钝角，从而可防止凸出部分14过分受热以及因受损而破碎。
因此，当注射成型设备10将熔融金属注入到金属模11的模腔12中时，该设备能够在不干扰所述熔融金属流动的情况下以一个均匀的速度注射熔融金属。因而，可防止在带有凹形字符的箱体20的表面上产生不规则的纹路。同时，所形成的凹形部分21比较清晰，这样，由于可防止凸出部分14的破碎而使所形成的凹形部分21的底面21A比较光滑。
对于这种方案，注射成型设备10能够大量地生产带有凹形字符的箱体20，并且在箱体20上的凹形字符易于设置并且无缺陷，因而，可使高质量产品的产量大大地提高。
这样，注射成型后的带有凹形字符的箱体20的形状和尺寸与金属模11的模腔12相同。由于凹形部分21几乎占据了整个中心区域并且起到了重要的作用，因此如图10中所示的这种箱体与平表面的箱体60(图1)相比能够大大地提高静载荷强度。
另外，由于带有凹形字符的箱体20所设有的凹形部分21的字符“V”和“A”是以波形的方式组合在一起的，因此可提高扭曲强度。另外，利用字符“I”可提高在与字符“I”垂直方向上的扭曲强度，还可利用字符“0”提高所有方向上的扭曲强度。
另外，由于带有凹形字符的箱体20的凹形部分21形状为与凸出部分15相应的梯形，并且在其边缘部分采用了圆角连接，因此在接触这些边缘时不会感到它们是尖锐的而是光滑的，这样为用户提供高质量的外观，从而使用户对其具有好的印象。
根据上述结构，由于注射成型设备10将镁合金熔融金属注入到由固定的左边金属半模11A和可移动的右边金属半模11B所形成的金属模11的模腔12中，在所述固定的左边金属半模11A的金属模内表面13上设有凸形部分15，所述凸形部分15具有梯形凸出部分14，因此，因所述凸形部分15的凸出部分14为梯形而使熔融金属的流动能够在不被干扰的情况下规则和稳定地进行。同时，可防止由于凸出部分14的过分受热而造成损坏和破碎。因而，可易于制作带有凹形字符的箱体20，其中具有需要形状的凸形部分21的轮廓清晰并且在表面上不会形成不规则的纹路。
另外，上述实施例是针对使用热室注射成型设备10的情况。但是，本发明并不仅限于此，而且适用于冷室注射成型设备以及由各种其它系统所形成的注射成型设备。在这样的情况下，可获得与上述实施例相同的效果。
另外，上述实施例所针对的是梯形斜边14B和14C相对于与金属模表面13垂直的假想边倾斜大约4度至6度角的情况。但是，本发明并不仅限于此，梯形斜边14B和14C相对于与金属模表面13垂直的假想边倾斜大约8度至10度角也是可接受的。简言之，如果注入到模腔12中的熔融金属的流动不被干扰，其它各种倾斜角都是可接受的。
另外，上述实施例所针对的是利用可移动的右边金属半模11B和固定的左边金属半模11A形成模腔12的情况，其中在金属模11的横截面上，所述右边金属半模11B具有平表面，而左边金属半模11A的金属模内表面13上具有凸出部分14。但是，本发明并不仅限于此，如图11中所示，可利用具有凹形部分18的右边金属半模11B形成一个新的模腔19，其中，具有预定宽度的所述凹形部分18在与凸出部分14相对的位置处具有预定深度h9(=0．2毫米)。在这种情况下，由于凸出部分14和凹形部分18之间的高度几乎与模腔19的空间高度相等，因此可使熔融金属更加易于流动。
另外，上述实施例所针对的是利用镁合金作为制作带有凹形字符的箱体的材料的情况。但是，本发明并不仅限于此，可使用诸如铝、锌以及其它多种低熔点金属材料。
另外，上述实施例所针对的是在将金属模加热到大约220℃以后利用注射成型设备10以大约80米／秒的注射速度将熔化到大约620℃的镁合金熔融金属注入到模腔12中的情况。但是，本发明并不仅限于此，只要能够在没有缺陷的前提下制作所述凹形部分21，就可在其它各种注射成型条件下进行注射成型。
另外，上述实施例所针对的是在带有凹形字符的箱体20上形成“VAIO”字符的凹形部分21的情况。但是，本发明并不仅限于此，凹形部分71可采用其它各种形式的字符，诸如图12中所示的“ABCD”，可获得与带有凹形字符的箱体20的静载荷强度和扭曲强度相同的强度。
另外，上述实施例所针对的是利用注射成型设备10以注射成型的方式制作笔记本PC主体上所用的带有凹形字符的箱体的情况。但是，本发明并不仅限于此，也可以注射成型的方式制作适用于诸如电视机的其它各种电子设备主体的带有凹形字符的箱体。
根据上述的本发明内容，由于梯形凸出部分的斜边而可在不干扰熔融金属流动的情况下稳定地将熔融金属注入到注射模腔中，因此可容易地在箱体的表面上形成轮廓清晰的凹形部分。因而，在利用低熔点金属材料进行注射成型时，这种低熔点金属材料的注射成型方法能够容易地在模制件的表面上形成所需形状的凹形部分。
另外，根据本发明，由于梯形凸出部分的斜边而可在不干扰熔融金属流动的情况下以一个均匀的速度将熔融金属注入到注射模腔中，因此可容易地在箱体的表面上形成轮廓清晰的与所述凸出部分相对应的凹形部分。这样，在利用低熔点金属材料进行注射成型时，这种注射成型设备能够容易地在模制件的表面上形成所需形状的凹形部分。
另外，根据本发明，由于我们利用注射成型方法在一个需要获得的用于电子设备的箱体的表面上形成了凹形部分，所述形状为梯形的凹形部分具有预定的宽度和斜边，所述斜边从所述表面至底面相对于与所述表面垂直的假想边形成预定的倾斜角，从而提高了静载荷强度和扭曲强度，同时利用所述凹形部分的斜边的梯形倾斜角可获得光滑的触感和高质量的感觉。因此，能够获得具有光滑的触感和高质量的感觉的带有凹形部分的箱体。
尽管以上内容是通过结合本发明的优选实施例进行描述的，但是对于本领域普通技术人员来说，显然可对其进行各种改进和变型，因此，所有被后面的权利要求所覆盖的改进和变型都将落入本发明的保护范围内。