JP2000226591A - 熱間塑性加工用潤滑剤および熱間塑性加工方法 - Google Patents

熱間塑性加工用潤滑剤および熱間塑性加工方法

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JP2000226591A JP11028436A JP2843699A JP2000226591A JP 2000226591 A JP2000226591 A JP 2000226591A JP 11028436 A JP11028436 A JP 11028436A JP 2843699 A JP2843699 A JP 2843699A JP 2000226591 A JP2000226591 A JP 2000226591A
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勝 井澤
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純生 飯田
Tetsuya Nakanishi
哲也 中西
Masami Imamura
正美 今村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】被加工材と工具の焼付および工具のメッキ層の
剥離と摩耗を防止することのできる熱間塑性加工用潤滑
剤と、この潤滑剤を用いた熱間塑性加工方法を提供す
る。 【解決手段】アルカリ金属硼酸塩50〜80重量%、鉄
の酸化物5〜30重量%、脂肪酸のアルカリ土類金属塩
0〜30重量%、脂肪酸のアルカリ金属塩0〜30重量
%およびアルカリ金属の硫酸塩0〜30重量%からなる
熱間塑性加工潤滑剤用。この潤滑剤を熱間塑性加工温度
に加熱された被加工材の加工表面に付着させた後、潤滑
剤付着面に工具を接触させて熱間塑性加工する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばマンドレ
ルミル圧延、アッセルミル圧延、プラグミル圧延および
ピルガーミル圧延などの延伸圧延の前に、高温の中空素
管の内面に付着させて用いるのに有効な熱間塑性加工用
潤滑剤と、この潤滑剤を用いた熱間塑性加工方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、マンドレルミル圧延法による継
目無管の製造は、一般に次のようにして行われる。加
熱された丸鋼片をピアサーにより穿孔して中空素管とす
る。中空素管の内部にマンドレルバーを挿入した状態
で、一対の孔型ロールを備えたスタンドが複数配置され
たマンドレルミルで延伸圧延して肉厚管とする。肉厚
管を再加熱した後ストレッチレデューサにより外径圧下
と減肉を行い、その後冷却して所定の寸法の継目無管と
する。
【0003】マンドレルミル圧延法で製造される継目無
管の材質は、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金な
ど多岐にわたり、また、マンドレルバーは、材質として
熱間工具鋼(例えばJIS SKD6)が一般に採用さ
れ、その表面にCrメッキ層を備える場合もある。
【0004】前記の工程中、中空素管をマンドレルミル
で延伸圧延するとき、中空素管の内表面とマンドレルバ
ーの外表面との間(以後、加工界面という。)に相対す
べりが生じる。この相対すべりが円滑に行われるよう
に、加工界面が潤滑処理され、中空素管とマンドレルバ
ーとの焼付、およびマンドレルバーの摩耗が防止され
る。
【0005】加工界面に対する潤滑方法として、マンド
レルバー表面に、黒鉛などの固体潤滑剤と樹脂系有機バ
インダーとを主成分とする水分散型潤滑剤を塗布した後
乾燥させ、潤滑剤を固体潤滑被膜としてマンドレルバー
表面に形成する方法(以後、A法という。)と、高温の
中空素管の内表面に、融点が中空素管の温度よりも低い
食塩、硼砂などの潤滑剤を付着させて中空素管の熱によ
り溶融させ、潤滑剤を流体潤滑被膜として中空素管の内
表面に形成する方法(以後、B法という。)とがあり、
これらの方法が単独で用られるかまたは併用される。
【0006】例えば、炭素鋼からなる中空素管を、材質
がJIS SKD6で表面に金属メッキ層を備えないマ
ンドレルバーを用いて延伸圧延する場合は、A法の潤滑
で十分でありB法の併用は必ずしも必要でない。しか
し、中空素管が炭素鋼であっても、寿命向上のために表
面にクロムメッキ層を備えるマンドレルバーを用いる場
合は、クロムメッキ層を保護するためにA法とB法とを
併用する必要がある。
【0007】B法に用いて有効な潤滑剤として、アルカ
リ金属炭酸塩およびアルカリ金属カルボン酸塩から選ば
れた1種以上と黒鉛とからなる潤滑剤を、本出願人はす
でに提案した(特開平8−41474号公報参照)。
【0008】この潤滑剤をマンドレルミルによる延伸圧
延に適用し、前記潤滑剤を高温の中空素管の内面に吹き
込んで、流体潤滑皮膜を中空素管の内面に形成し(B
法)、一方、黒鉛−樹脂系固体潤滑被膜をマンドレルバ
ー表面に形成し(A法)、このマンドレルバーを前記中
空素管の内面に挿入した状態で延伸圧延すれば、中空素
管が焼付の生じ易い材質であっても、摩擦係数を低下さ
せ、焼付を防止することができる。
【0009】ところが、アルカリ金属炭酸塩である例え
ば炭酸ナトリウム、炭酸カリウムは、850℃以上でア
ルカリ金属の酸化物である酸化ナトリウム、酸化カリウ
ムに分解される。したがって、潤滑剤中にアルカリ金属
炭酸塩が多量に含まれると、分解された前記アルカリ金
属の酸化物により、マンドレルバー表面のクロムメッキ
層が腐食されることがある。
【0010】また、延伸圧延終了後のマンドレルバー表
面に付着した前記酸化物は、マンドレルミルのロールを
冷却する冷却水や水蒸気に触れて瞬時に強アルカリ性の
水酸化物を生成し、マンドレルバー表面のクロムメッキ
層に微細なクラックが発生した場合は、前記水酸化物が
微細なクラックから内部に侵入して、クロムメッキ層が
剥離することがある。
【0011】なお、特開平10−36876号公報に
は、アルカリ金属硫酸塩およびアルカリ金属硼酸塩を必
須成分とし、さらに脂肪酸のアルカリ金属塩、脂肪酸の
アルカリ土類金属塩、固体潤滑剤および水溶性熱可塑性
樹脂を含む潤滑剤組成物を水に分散させた潤滑剤中に、
被加工材を浸漬した後乾燥し、冷間または熱間で塑性加
工する方法が記載されている。
【0012】しかし、この潤滑剤は潤滑処理の前処理剤
として用いられるもので、加工時には例えば鉱物油を必
要とし、潤滑剤自体の潤滑性は劣る。また、水に分散さ
せた潤滑剤であるため、仮にこの潤滑剤をマンドレルミ
ルによる延伸圧延時に、中空素管の内面に噴射して潤滑
処理した場合、潤滑剤は中空素管の内表面で水玉状とな
って部分的に付着し、潤滑剤の付着しない部分の潤滑が
行われない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】一方、焼付の起こりや
すいステンレス鋼からなる中空素管を延伸圧延する場合
は、マンドレルバー表面のクロムメッキ層の有無に拘わ
らず、A法とB法とを併用しても潤滑性能が不十分で、
延伸圧延された後の肉厚管の内面に焼付が発生し、また
マンドレルバー表面に施されたクロムメッキ層の剥離や
摩耗が生じることが多い。
【0014】例えば、表面に50μmのクロムメッキ層
を備えるマンドレルバーの表面に、前記A法に従って固
体潤滑被膜を形成し、JIS SUS304からなる中
空素管を延伸圧延すると、肉厚管の内面に深さ0.5m
m以上の内面疵が発生するとともに、マンドレルバー表
面のクロムメッキ層が剥離するかまたは鋭くえぐられ、
ステンレス鋼中の成分が凝着した焼付が多発した。ま
た、マンドレルバー表面の焼付の発生していない部分で
も、そのクロムメッキ層の厚みは20μm〜25μmま
で減少し、50%以上の摩耗が生じた。
【0015】圧延前の高温の中空素管の内面にB法に従
って流体潤滑被膜を形成した後、上記と同じ条件で延伸
圧延した場合(A法とB法との併用)は、圧延後の肉厚
管に発生する内面疵の深さは、0.3mm〜0.2mm
程度と軽減されるが、マンドレルバー表面のクロムメッ
キ層の剥離やえぐれ疵が発生した。また、クロムメッキ
層の摩耗はA法のみの場合と同じレベルであり、クロム
メッキ層の摩耗防止効果が認められなかった。
【0016】本発明の課題は、被加工材が焼付の起こり
やすいステンレス鋼であり、また表面にクロムメッキ層
を備える工具を用いる場合であっても、被加工材と工具
の焼付を防止することができるとともに、クロムメッキ
層の剥離および摩耗を防止するかまたは大幅に低減する
ことのできる熱間塑性加工用潤滑剤と、この潤滑剤を用
いた熱間塑性加工方法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次の
(1)および(2)の熱間塑性加工用潤滑剤と、(3)
の熱間塑性加工方法にある。
【0018】(1)アルカリ金属硼酸塩50〜80重量
%、鉄の酸化物5〜30重量%、脂肪酸のアルカリ土類
金属塩0〜30重量%、脂肪酸のアルカリ金属塩0〜3
0重量%およびアルカリ金属の硫酸塩0〜30重量%か
らなることを特徴とする熱間塑性加工用潤滑剤。
【0019】(2)脂肪酸のアルカリ土類金属塩5〜3
0重量%、脂肪酸のアルカリ金属塩5〜30重量%およ
びアルカリ金属の硫酸塩1〜30重量%のうちの1種以
上を含むことを特徴とする前記(1)に記載の熱間塑性
加工用潤滑剤。 (3)前記(1)または(2)の熱間塑性加工用潤滑剤
を、熱間塑性加工温度に加熱された被加工材の加工表面
に付着させた後、前記潤滑剤付着面に工具を接触させて
加工することを特徴とする熱間塑性加工方法。
【0020】
【発明の実施の形態】まず、本発明の潤滑剤の組成につ
いて説明する。
【0021】アルカリ金属硼酸塩:アルカリ金属硼酸塩
として、無水硼酸ナトリウムおよびその水和物である硼
砂(Na247・10H2O)、硼砂の風解したチンカ
ルコナイト(Na245・3H2O )およびその無水
塩(Na247 )が挙げられる。
【0022】アルカリ金属硼酸塩は、熱間塑性加工温度
で溶融して被加工材の表面に付着し、潤滑性能を発揮す
るもので、必須の成分である。例えば硼砂の融点は、7
50〜1200℃程度であり、この温度領域で溶融して
被加工材表面に対する付着性が高まり、高温の被加工材
と工具との間の潤滑に特に有効である。このような潤滑
性能を発揮させるためには、50重量%以上必要であ
る。
【0023】しかし、溶融したアルカリ金属硼酸塩はガ
ラスのように粘性が高いため、被加工材の表面温度が低
い場合には摩擦抵抗が増大する虞があるので、上限を8
0重量%とする。なお、好ましい範囲は、60〜80重
量%である。
【0024】鉄の酸化物:鉄の酸化物として、ウスタイ
ト(FeO)、ヘマタイト(Fe23)、マグネタイト
(Fe34)が挙げられる。
【0025】鉄の酸化物は、アルカリ金属硼酸塩と混合
することにより高温で低融点化合物を生成し、粘性が高
いアルカリ金属硼酸塩単体に比べて高温粘性を低下させ
る。したがって、例えばマンドレルミル圧延における延
伸圧延後の肉厚管からマンドレルバーを容易に離脱させ
るのに有効であり、必須の成分である。
【0026】マンドレルミル圧延における中空素管が炭
素鋼の場合は、延伸圧延前に発生したスケール(鉄の酸
化物)によって多少の粘性の低下効果は期待できるが、
潤滑剤中に鉄の酸化物を添加することにより、その作用
をよりいっそう高めることできる。
【0027】特に、中空素管がステンレス鋼の場合は、
炭素鋼の場合のように厚いスケールの生成は望めず、そ
のため焼付を起こしやすい。このように、アルカリ金属
硼酸塩の高温粘性を低下させるという作用を得るために
は、鉄の酸化物は5重量%以上必要である。
【0028】一方、鉄の酸化物が30重量%を超える
と、粘性抵抗を増大させて十分な潤滑性能が得られな
い。なお、好ましい範囲は、5〜25重量%である。
【0029】本発明の潤滑剤は、前記の2成分からなる
ものであってもよい。しかし、更に次ぎに述べる成分を
含有していてもよい。いずれの場合も、不可避的な不純
物の存在は許容される。
【0030】脂肪酸のアルカリ土類金属塩:脂肪酸のア
ルカリ土類金属塩は、必要に応じて添加する成分であ
る。この金属塩として、C6 〜C30の脂肪酸を挙げるこ
とができるが、C12〜C18のラウリル酸基、パルミチン
サン基、ステアリン酸基、オレイン酸基などのアルカリ
土類金属塩が好ましい。
【0031】なかでもラウリル酸(C1123COOH)
およびステアリン酸(C1735COOH)は天然油脂か
ら容易に入手できるため、これらのアルカリ土類金属
塩、特にステアリン酸のアルカリ土類金属塩(例えば、
ステアリン酸カルシウム)を使用するのがよい。
【0032】この脂肪酸のアルカリ土類金属塩は、90
0℃以下の温度で溶融し、比較的低温で短時間の流体潤
滑剤として機能するとともに、高温の被加工材表面で炭
化して他の潤滑剤成分をつなぎ止めるバインダーとして
の機能を併せもつ。また、滑り性と揮発性に優れ、空気
中の水分を吸収することがないため、保管中に固化する
こともなく、保管管理が容易である。
【0033】なお、ステアリン酸カルシウムの場合は、
高温で分解されて炭酸カルシウムを生成し、固体潤滑剤
として焼付防止に効果がある。このような作用を得るた
めに添加する場合は、5重量%以上とするのがよい。
【0034】一方、脂肪酸のアルカリ土類金属塩は、沸
点が比較的低く一部が蒸発するので、多量に含むと被加
工材に付着する他の潤滑剤成分の量が少なくなり、その
結果潤滑剤としての効果が低下するので、30重量%以
下とするのがよい。なお、添加する場合の好ましい範囲
は、10〜20重量%である。
【0035】脂肪酸のアルカリ金属塩:脂肪酸のアルカ
リ金属塩は、必要に応じて添加する成分である。この金
属塩として、C6 〜C30の脂肪酸を挙げることができる
が、C12〜C18のラウリル酸基、パルミチンサン基、ス
テアリン酸基、オレイン酸基などのアルカリ金属塩が好
ましい。なかでもラウリル酸(C1123COOH)およ
びステアリン酸(C1735COOH)は天然油脂から容
易に入手できることから、このアルカリ金属塩を使用す
るのがよい。
【0036】しかし、分子量が小さいものは水を吸収し
やすいため、ラウリン酸のアルカリ金属塩を含む熱間塑
性加工用潤滑剤は、保管中に粉末が固化するというブロ
ッキング現象を生じやすく、粉体潤滑剤としては長期間
の保管管理に十分注意を払う必要がある。比較的分子量
の大きいステアリン酸のアルカリ金属塩(例えば、ステ
アリン酸ナトリウム)は、吸水性が低いので、これを使
用するのがよい。
【0037】この飽和脂肪酸のアルカリ金属塩は、90
0℃以下の温度で溶融し、比較的低温で短時間の流体潤
滑剤として機能し、また高温の材料表面で炭化すること
により他の潤滑剤成分をつなぎ止めるバインダーとして
の機能を併せ持つ。このような作用を得るために添加す
る場合は、5重量%以上とするのがよい。
【0038】一方、飽和脂肪酸のアルカリ金属塩は、沸
点が比較的低く一部が蒸発するので、多量に含むと被加
工材に付着する他の潤滑剤成分の量が少なくなり、その
結果潤滑剤としての効果が低下するので、30重量%以
下とするのがよい。なお、添加する場合の好ましい範囲
は、10〜20重量%である。
【0039】アルカリ金属の硫酸塩:アルカリ金属の硫
酸塩は、必要に応じて添加する成分である。この硫酸塩
として、硫酸ナトリウム、硫酸カリウムなどの有水塩、
無水塩が挙げられる。
【0040】アルカリ金属の硫酸塩は融点が1200℃
以下であるため、熱間の被加工材と接触すると溶融し、
被加工材表面に対する潤滑剤の付着性を高めることがで
きる。また、本発明の潤滑剤は粉体で使用されるため、
潤滑剤の表面は常に水分を含んだ大気にさらされ塊状に
なるブロッキング現象を生じやすい。
【0041】しかし、このアルカリ硫酸金属塩を使用す
れば、他の潤滑成分に吸着した水分を吸収して、ブロッ
キング現象を防ぐという作用を併せ持つ。このような作
用を得るために添加する場合は、1重量%以上とするの
がよい。
【0042】一方、アルカリ金属の硫酸塩、特に硫酸ナ
トリウムは、900℃以上における高温粘度が低いため
に潤滑剤そのものの高温粘性を低下させるので、30重
量%以下とするのがよい。なお、添加する場合の好まし
い範囲は、5〜20重量%である。
【0043】脂肪酸のアルカリ土類金属塩、脂肪酸のア
ルカリ金属塩およびアルカリ金属の硫酸塩は、必要に応
じて、単独で添加してもよく、2種以上を併用してもよ
い。
【0044】次に、熱間塑性加工方法について、マンド
レルミルによる中空素管の延伸圧延を例にとって説明す
る。
【0045】延伸圧延に際しては、本発明の潤滑剤を、
所定の熱間塑性加工温度(好ましくは900℃〜120
0℃)に加熱された中空素管の内面に付着させて用い
る。すなわち、前記B法による潤滑方法である。その
後、マンドレルバーを前記中空素管の内部に挿入した状
態で延伸圧延する。
【0046】マンドレルバーの表面には、前記A法によ
って黒鉛などの固体潤滑剤を含む潤滑被膜を形成させて
おくことが好ましい。潤滑剤を中空素管の内面に付着さ
せることにより、中空素管の内面には流体潤滑被膜が形
成されるため、マンドレルバーの表面に形成された固体
潤滑被膜の消耗が抑制される。
【0047】即ち、本発明の潤滑剤の使用により、潤滑
性が改善されるだけでなくマンドレルバーの表面、特
に、クロムメッキ層を有するマンドレルバー表面のメッ
キの剥離や摩耗を防止し、工具寿命を延長させることが
できるという効果が得られる。
【0048】中空素管の材質は特に制限されず、炭素
鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金などに適用できる。
この潤滑剤は、延伸圧延が過酷な条件であっても焼付や
摩耗を防止することができるので、焼付が起こりやすい
ステンレス鋼、特にオーステナイト系ステンレス鋼に適
用すると有利である。
【0049】中空素管の内面に潤滑剤を付着させるに
は、キャリアーガスを利用して吹き込んで付着させるの
がよい。吹き込むキャリアーガスとしては空気も使用で
きるが、窒素、アルゴンなどの不活性ガスが好ましい。
【0050】例えば、圧力4kg/cm2 程度の窒素ガ
スをキャリアーガスとし、中空素管の端面からノズルに
より潤滑剤を吹き込むことにより、潤滑剤を中空素管の
内面に均一に付着させることができる。潤滑剤供給量
は、加工条件などにより異なるが、通常は5g/cm2
〜200g/cm2 、好ましくは100g/cm2 〜1
50g/cm2 である。
【0051】一般に塑性加工用工具の潤滑性は、表面状
態によって大きく異なる。表面にスケールが付着した工
具や表面に窒化処理層を備えた工具の場合は、摩擦係数
が低く、一方、表面が切削されたままの工具や表面にメ
ッキ層を備えた工具の場合は、摩擦係数が高い。
【0052】したがって、本発明の潤滑剤は、クロム、
ニッケル、鉄などの金属メッキ層を表面に備えた工具、
特にクロムメッキ層を表面に備えた工具を用いる場合
に、被加工材の加工表面の潤滑に適用すると大きな効果
が得られる。
【0053】その結果、例えば表面にクロムメッキ層を
備えたマンドレルバーを用いたオーステナイト系ステン
レス鋼からなる中空素管のマンドレルミル圧延におい
て、従来のA法とB法を併用してもマンドレルバーのメ
ッキ層の剥離や摩耗および製品の内面疵を防止すること
のできなかった加工条件でも、本発明の潤滑剤をB法と
して用い、従来のA法と併用することにより、焼付及び
メッキ層の剥離や摩耗を防止することができる。
【0054】なお、前記説明はマンドレルミルによる延
伸圧延を例にとって説明したが、本発明方法は、他の熱
間塑性加工である熱間圧延、熱間鍛造などにも適用する
ことができる。
【0055】
【実施例】〈実施例1〉本発明に係わる潤滑剤の潤滑性
能を、熱間摩擦摩耗試験法により調査した。図1は熱間
摩擦摩耗試験法の概念図で、円柱状の試験材1を高周波
コイル2で所定温度に加熱した後、その上面に潤滑剤3
を付着させ、図示しない回転装置により試験材1を中心
軸を回転軸として回転させながら、試験材1の上面に工
具4を押し当てることにより潤滑剤3の性能を評価する
方法である。
【0056】潤滑剤の組成を表1および表2に示す。な
お、アルカリ金属硼酸塩として平均粒径50μmのNa
247・10H2Oを、鉄の酸化物として平均粒径5μ
mのFe23を、脂肪酸のアルカリ土類金属塩として平
均粒径500μmのステアリン酸カルシウムを、脂肪酸
のアルカリ金属塩として平均粒径500μmのステアリ
ン酸ナトリウムを、アルカリ金属硫酸塩として平均粒径
50μmのNa2SO4をそれぞれ用いた。
【0057】
【表1】
【0058】
【表2】
【0059】試験材は表3に示す組成の外径50mm、
高さ60mmの円柱形とした。また、工具はJIS S
KD6からなる外径60mm、内径20mm、高さ30
mmの円筒形とし、その下面には硫酸含有クロム酸浴
(CrO3 濃度250g/リットル)を用いた電気メッ
キ法により、厚み100μm、ビッカース硬度1000
のクロムメッキ層が形成されている。
【0060】なお、本実施例では、実際のマンドレルミ
ルによる延伸圧延におけるマンドレルバー表面のクロム
メッキの剥離及び摩耗を再現するため、クロムメッキを
備える工具の下面に、黒鉛系の水溶性潤滑剤を塗布した
後乾燥させて膜厚50μmの固体潤滑被膜を形成した。
【0061】
【表3】
【0062】前記試験材を1200℃に加熱した後、そ
の上面に粉末の潤滑剤を30g散布した後3秒間放置
し、その後200rpmで回転する試験材の上面に、押
し付け力980Nで10分間工具を押し付ける作業を1
0回繰り返し、摩擦係数、メッキ層の剥離、メッキ層の
摩耗について調査した。
【0063】摩擦係数は、試験中に連続記録される摩擦
係数の平均値とした。メッキ層の剥離は、工具表面の潤
滑剤を硝酸の希釈水で洗浄した後、目視で観察し、剥離
が発生しない場合は○、剥離が発生した場合は×とし
た。
【0064】メッキ層の摩耗は、電磁膜圧測定器により
試験前後のメッキ層の厚みを測定し、摩耗率{(試験前
後のメッキ層の厚みの差/試験前のメッキ層の厚み)×
100}が1%以下の場合を◎、1%を超え5%以下の
場合を○、5%を超え10%以下の場合を△、10%を
超える場合を×とした。結果を表4および表5に示す。
【0065】
【表4】
【0066】
【表5】
【0067】表4は、組成が本発明で規定する範囲内の
潤滑剤を用いて試験した結果を示し、試験材が焼付の生
じ易いステンレス鋼である鋼A(SUS304)および
鋼B(13Cr)の場合でも、摩擦係数は0.16以下
であり、メッキ層の剥離は発生せず、メッキ層の摩耗率
も5%以下であった。特に、脂肪酸のアルカリ土類金属
塩を含む潤滑剤No.3〜6、15〜22および30〜
33は、メッキ層の摩耗率が1%以下であった。
【0068】試験材が焼付の生じ難い炭素鋼である鋼C
の場合、摩擦係数は0.06以下であり、メッキ層の剥
離は発生せず、摩耗率も1%以下であった。
【0069】表5は、組成が本発明で規定する範囲外の
潤滑剤を用いて試験した結果を示し、試験材が焼付の生
じ易いステンレス鋼である鋼A(SUS304)および
鋼B(13Cr)の場合、摩擦係数は0.20以上であ
り、メッキ層の剥離は全てに発生し、摩耗率は10%を
超えた。
【0070】試験材が焼付の生じ難い炭素鋼である鋼C
の場合、摩擦係数は0.12以上であり、メッキ層の剥
離は一部で発生し、、摩耗率は5%を超えた。
【0071】〈実施例2〉表3に示す組成の鋼からなる
中空素管を、マンドレルミルにより延伸圧延する際に、
表1および表2に示す組成の潤滑剤を用い、潤滑性能を
評価した。
【0072】マンドレルミルでは、ピアサーで穿孔され
た内面温度が1180℃の外径181mm、厚み17.
5mm、長さ6550mmの中空素管を、セミフロート
式7スタンドのマンドレルミルにより外径151mm、
肉厚6.5mm、長さ20000mmの肉厚管に延伸圧
延した。
【0073】潤滑剤は、圧力4kg/cm2 の窒素ガス
をキャリアーガスとし、前記中空素管の端面より内部へ
50mm挿入したノズルから、中空素管1本あたり30
0g吹き込んだ。
【0074】マンドレルバーは、JIS SKD6から
なり、表面に厚さ50μmのクロムメッキ層を備え、そ
の表面に乾燥型黒鉛−有機バインダー系水溶性潤滑剤を
室温でに塗布した後乾燥させて、平均厚さが50μmの
個体潤滑皮膜が形成された外径134mm、長さ230
00mmのものを用いた。
【0075】そして、マンドレルバーを中空素管の内面
に挿入した状態で、マンドレルバー1本あたり30本の
中空素管を延伸圧延し、摩擦係数、メッキ層の剥離およ
びメッキ層の摩耗について調査した。
【0076】摩擦係数は、延伸圧延中のマンドレルバー
のリテインド力を各スタンドの圧延荷重で除した値の平
均値とした。メッキ層の剥離および摩耗は、実施例1と
同じ方法で評価した。結果を表6および表7に示す。
【0077】
【表6】
【0078】
【表7】
【0079】表6、表7からわかるように、本発明例の
潤滑剤を用いた場合は、中空素管が鋼A、鋼B、鋼Cい
ずれの場合も、摩擦係数が比較例に比べて大幅に低い。
また、マンドレルバー表面のメッキ層の剥離は認められ
ず、メッキ層の摩耗率も5%以下であった。
【0080】これに対し比較例の潤滑剤を用いた場合
は、摩擦係数が高く、中空素管が鋼A、鋼Bの場合、メ
ッキ層の剥離が認められ、摩耗率も10%を超えた。な
お、中空素管が鋼Cの場合、一部でメッキ層の剥離は認
められないものの摩耗率は5%を超えた。
【0081】〈実施例3〉表8に示す組成の潤滑剤につ
いて、保管性を評価するため、吸湿性とブロッキング性
(固化性)を調査した。なお、アルカリ金属硼酸塩、鉄
の酸化物、脂肪酸のアルカリ土類金属塩、脂肪酸のアル
カリ金属塩およびアルカリ金属の硫酸塩は、実施例1と
同様のものを用いた。
【0082】吸湿性は、直径85mm、高さ15mmの
ガラスシャーレに90gの潤滑剤を収容し、湿度80
%、温度40℃に設定した恒温恒湿装置内に24時間保
管した後秤量し、吸湿率{(試験前後の重量の差/試験
前の重量)×100}が0%の場合をA、0%を超え2
%以下の場合をB、2%を超える場合をCとした。
【0083】ブロッキング性は、吸湿率測定後の潤滑剤
を直径50mmのステンレス製の上部が解放された円筒
容器に入れ、荷重10Nの負荷を上部から加えて24時
間放置した後取り出し、取り出した時点で、ほとんどが
崩れる場合をA、10%程度固化している場合をB、5
0%以上固化している場合をCとした。結果を表8に併
せて示す。
【0084】
【表8】
【0085】表8からわかるように、必須成分(アルカ
リ金属硼酸塩および鉄の酸化物)と脂肪酸のアルカリ土
類金属塩とからなる潤滑剤は、必須成分と脂肪酸のアル
カリ金属塩とからなる潤滑剤より、吸湿性およびブロッ
キング性に優れる。また、アルカリ金属塩を用いる場合
は、アルカリ金属の硫酸塩を同時に使用すれば、吸湿性
およびブロッキング性が改善される。
【0086】
【発明の効果】本発明の潤滑剤を用いることにより、被
加工材が焼付の起こりやすいステンレス鋼であり、また
表面にクロムメッキ層を備える工具を用いる場合であっ
ても、摩擦係数が低く、被加工材と工具の焼付を防止す
ることができるとともに、クロムメッキ層の剥離を防止
し、クロムメッキ層の摩耗を大幅に低減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱間摩擦摩耗試験法の概念図である。
【符号の説明】
1:試験材 2:高周波コイル 3:潤滑剤 4:工具
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C10M 103/06 C10M 103/06 A C // C10N 10:02 10:04 10:16 30:06 40:24 (72)発明者 飯田 純生 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 中西 哲也 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 今村 正美 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号住 友金属工業株式会社内 Fターム(参考) 4H104 AA13A AA18A AA26A BB17A FA01 FA02 FA08 LA03 PA26

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルカリ金属硼酸塩50〜80重量%、鉄
    の酸化物5〜30重量%、脂肪酸のアルカリ土類金属塩
    0〜30重量%、脂肪酸のアルカリ金属塩0〜30重量
    %およびアルカリ金属の硫酸塩0〜30重量%からなる
    ことを特徴とする熱間塑性加工用潤滑剤。
  2. 【請求項2】脂肪酸のアルカリ土類金属塩5〜30重量
    %、脂肪酸のアルカリ金属塩5〜30重量%およびアル
    カリ金属の硫酸塩1〜30重量%のうちの1種以上を含
    むことを特徴とする請求項1に記載の熱間塑性加工用潤
    滑剤。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の熱間塑性加工用
    潤滑剤を、熱間塑性加工温度に加熱された被加工材の加
    工表面に付着させた後、前記潤滑剤付着面に工具を接触
    させて加工することを特徴とする熱間塑性加工方法。
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