JP2001286967A - 潤滑被膜を有する材料の冷間鍛造性の評価方法 - Google Patents

潤滑被膜を有する材料の冷間鍛造性の評価方法

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JP2001286967A
JP2001286967A JP2000105069A JP2000105069A JP2001286967A JP 2001286967 A JP2001286967 A JP 2001286967A JP 2000105069 A JP2000105069 A JP 2000105069A JP 2000105069 A JP2000105069 A JP 2000105069A JP 2001286967 A JP2001286967 A JP 2001286967A
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Susumu Katsuragi
進 桂木
Takaaki Ushikai
隆昭 牛飼
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なる組成の被加工材間であっても、一つの
因子のみで潤滑性能と変形能を評価できる方法を提供す
る。 【解決手段】 潤滑被膜を有する材料の冷間鍛造性の評
価方法であって、一貫通孔内に少なくとも二つの異なる
径の筒形の貫通孔が形成された金型を用い、前記、二つ
の異なる径の筒形の貫通孔のうち、径の大きい大径円筒
部に潤滑処理を施した被加工材を装填し、前記径の大き
い大径円筒部に押込みポンチを挿入して、前記被加工材
の側面を拘束させた状態で径の小さい小径円筒部方向側
に押出し成形し、成形時の荷重を測定し潤滑処理を施し
た被加工材の潤滑性能ならびに変形能を評価する潤滑被
膜を有する材料の冷間鍛造性の評価方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、潤滑被膜を施した
材料の冷間鍛造性を評価する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、潤滑剤の性能評価分野には、リン
グ圧縮試験法、前方押出し法、後方押出し法および特開
平5-7969号に記載されるスパイクテストなどが用いられ
ていた。リング圧縮試験法では表面積拡大比が実機鍛造
に比べて少ないという欠点、前方押出し法では最大荷重
の大小と成形後の試料表面の損傷程度で定性的評価しか
できない、後方押出し法では型製作費用がかさむことや
再現性が少ないという欠点がある。
【0003】一方、特開平5-7969号に記載される試験評
価法は、ロート状の内面形状を有するダイを用いて一定
の圧下量をかけた際のスパイクを成形するのに要する最
大成形荷重および成形されたスパイク形状の被加工材を
逆方向に突き出す際の突出し荷重を測定し、スパイク形
状被加工材のスパイク高さの測定値との対応関係から、
材料の潤滑性を評価したものである。この提案は潤滑剤
の簡易的な性能評価法という点で優れたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この特開平5-7969号に
開示される評価法は、同じ被加工材を用いて表面に施し
た潤滑処理を変えた際の潤滑性を評価するには有利な試
験法であるものの、同一の潤滑処理を施した被加工材の
材質を変えた際の潤滑性能におよぼす材質の影響までは
考慮されておらず、この特開平5-7969号に開示される装
置では、圧下量を一定として試験を行っているものの、
側面の拘束がないために圧下した際に押出されて軸とし
てのびたスパイク長さ(潤滑性)と座屈して横に広がる
(潰れる)被加工材の変形抵抗(すなわち、変形能)との
二つの特性を一回の試験で同時に評価する試験となり、
この試験法では、スパイク成形を要するのに必要な荷重
と成形された被加工材のスパイク長さの二つの因子が結
果に影響を与えるため、被加工材の材質を変えて潤滑性
を評価した際に、一つの因子のみで潤滑性能と変形能を
評価することが出来ないという問題があった。
【0005】具体的に説明すると、特開平5-7969号に開
示されるテストでは、例えば、後述する表1に記載され
たNo.1合金、No.2合金、No.3合金(変形抵抗はNo.3が最
も大きく、次いでNo.2が大きく、No.1が最も変形抵抗が
小さい)に潤滑剤を施して、被加工材とし試験を行った
結果を図5に示す。図5から、例えば、No.1合金に種々
の潤滑処理を施し冷間鍛造性(以下、潤滑性と記す)を
評価すると、図中に示されるように左上から右下の序列
で潤滑性の評価を知ることができ、この場合、右下にい
くほど潤滑性が良い事が判り、この特開平5-7969号に記
載された試験方法では、同一の被加工材における潤滑性
の評価は可能である。
【0006】しかし、No.1合金と、No.2合金やNo.3合金
を比較すると、被加工材の変形抵抗(すなわち変形能)が
異なるために、荷重とスパイク長さの対応関係が左下か
ら右上に移動する。このため、荷重を基準として評価す
ると、被加工材の変形能が異なることで、それぞれの被
加工材のスパイク長さが異なるため、一つの因子で異な
る組成の被加工材間に生ずる潤滑性能と変形能を評価す
ることは困難である。本発明の目的は、異なる組成の被
加工材間であっても、一つの因子のみで潤滑性能と変形
能を評価できる方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、異種金属間
の潤滑性を同一の基準で評価可能なように鋭意検討した
結果、押出し成形後の形状を実質的に同一形状にする
と、荷重のみで異種金属間の潤滑性を評価できることを
見出した。そして、そのための評価方法として、押込み
治具と一体、もしくは分離された押込みポンチによって
被加工材を押出し成形し、その後、押出した方向とは逆
の方向から突出し時のそれぞれの荷重により潤滑性の評
価を行なうことを検討した。
【0008】また、被加工材円筒面の潤滑性能を評価因
子にいれるため、変形過程で被加工材の円筒面が軸円筒
面へ移行出来るように金型の内面形状を設計した。また
更に、その際に押出し荷重を測定するため、押込み治具
内にロードセルを設け、ノックアウト時の突出し荷重を
測定するため、ノックアウトピンの下にロードセルを挿
入し、荷重計測機能を付加した。これらの構成を採用す
ることで、潤滑被膜を施した材料の潤滑性を統括的に定
量化できることを見いだし、本発明に到達した。
【0009】すなわち、本発明の潤滑被膜を有する材料
の冷間鍛造性の評価方法は、潤滑被膜を有する材料の冷
間鍛造性の評価方法であって、一貫通孔内に少なくとも
二つの異なる径の筒形の貫通孔が形成された金型を用
い、前記、二つの異なる径の筒形の貫通孔のうち、径の
大きい大径円筒部に潤滑処理を施した被加工材を装填
し、前記径の大きい大径円筒部に押込みポンチを挿入し
て、前記被加工材の側面を拘束させた状態で径の小さい
小径円筒部方向側に押出し成形し、成形時の荷重を測定
し潤滑処理を施した被加工材の潤滑性能ならびに変形能
を評価する潤滑被膜を有する材料の冷間鍛造性の評価方
法である。
【0010】また、押出し成形された被加工材を押込み
方向と逆の小径円筒方向側から突き出し、突出し量を達
成するのに要した荷重を測定し潤滑処理を施した被加工
材の潤滑性能ならびに変形能を評価する潤滑被膜を有す
る材料の冷間鍛造性の評価方法であり、押込みポンチを
挿入し、被加工材の側面を拘束させた状態で一定量押出
し成形した際に、荷重を測定する潤滑処理を施した前記
被加工材の潤滑性能ならびに変形能を評価する潤滑被膜
を有する材料の冷間鍛造性の評価方法である。
【0011】また、本発明の金型の内面形状は、押出し
成形する被加工材を装填する大径円筒部と被加工材の円
筒面が押出した際に軸円筒面へ移行可能な半球内面部、
押出し成形された被加工材を半球内面部から円滑に移行
するために曲面部を設けた移行部分、押出し成形された
被加工材の軸を直伸させるための小径円筒部、および押
出し成形された被加工材の軸を解放するリリーフ部を具
備する金型であり、また、径の大きい大径円筒部と小径
円筒部の径の関係が、断面減少率で50〜80%である下型
を有する潤滑被膜を有する材料の潤滑性の評価方法であ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の材料の潤滑性を評価する
方法の模式図を図1〜3に示す。本発明として記載する
材料の潤滑性の評価試験は、油圧プレス装置を用いて行
なうことができる。鍛造性の評価試験は、金型(1)の、
円筒面に潤滑被膜を施した円柱状の被加工材(4)を装填
し、押込みポンチ(7)とそれを降下させる押込み治具(2)
によって、押込みポンチをスペーサー(3)に到達するま
で下降させ、前記被加工材を一定量押出し成形する。
(図2)
【0013】この時の変形過程における荷重変化を、ロ
ードセル(5)を用いて測定し、また、押出し成形後、押
込まれた試料の先端をノックアウトピン(6)により突出
す操作を行い(図3)、その際の荷重変化をロードセル
を用いて測定する機構を設けたものである。この時、大
径円筒部と小径円筒部の径の関係として、断面減少率が
80%よりも大きすぎると材料の変形限界を容易に越え
て、試験そのものができなくなり、一方、50%よりも小
さすぎると潤滑性の優位差を求めることが出来ないの
で、断面減少率で50〜80%の範囲とした。なお、本発明
の評価方法は、温間鍛造の評価にも適用することができ
る。その時には、下型を100〜250℃程度に加熱してやれ
ば良い。
【0014】
【実施例】以下、実施例に従って詳細に説明する。試験
は下記した条件で行った。被加工材は表1に示すNo.1、
2、3なるものを用意した。前記したように変形抵抗はN
o.3が最も大きく、次いでNo.2、No.1が最も変形抵抗が
小さい。被加工金属の状態は固溶化熱処理後であり、被
加工材の寸法は、径8.8mm×高さ20mm(下側の端面
に若干の傾斜(45°)を設ける)である。金型の大径円
筒部と小径円筒部の径の関係は、断面減少率が70%とな
るように設計した。
【0015】
【表1】
【0016】この被加工材にはそれぞれ種類の異なる二
種類の潤滑処理を施した。 I.化成被膜 II.化成被膜+金属石鹸
【0017】この試験に用いた金型の内面断面形状は、
図4(a)と、その局所拡大図の図4(b)に示す通り、被加
工材を装填し、押出し成形時に被加工材の側面を拘束す
る大径円筒部(1A)と、被加工材の円筒面が押出した際に
軸円筒面へ移行可能な半球内面部(1B)、押出し成形され
た被加工材を半球内面部から円滑に移行するために曲面
部を設けた移行部分(1E)、押出し形成された被加工材の
軸を直伸させ、突出し時の焼付き性を評価するための小
径円筒部(1C)、および押出された被加工材の軸を解放す
るリリーフ部(1D)の形状を有するものである。
【0018】試験は、先ず、金型の大径円筒部に潤滑処
理を施した被加工材を装填し、押込みポンチ(7)を押込
み治具により下降させて、前記被加工材の側面を拘束さ
せた状態で小径円筒部方向側に、スペーサー(3)に到達
する一定量(今回の試験では、押出し成形された軸の長
さを8.5mmとした)を押出し成形し、成形時の荷重を測
定した。これに続いて、押出し成形された被加工材を押
込み方向と逆の小径円筒方向側から突き出し、突き出し
量を達成するのに要した荷重を測定した。本発明の評価
試験法で行った結果を図6に示す。
【0019】図6から、本発明の評価試験法で行なう
と、側面を拘束した状態で、一定の押込み量押込んでい
るため、押込み荷重のみでの評価が可能となり、異なる
組成の被加工材間であっても、荷重の優劣で被加工材の
変形能と潤滑性能の両方の効果を、荷重という一つの因
子のみで評価することが可能である。つまり、荷重とい
う一つの因子で、異なる被加工材間においては、変形能
の評価を行なうことが出来、また、異なる潤滑剤間にお
いては、潤滑性能の評価を行なうことが出来る。この試
験方法により、同一の被加工材で潤滑剤を変えた際の影
響を見ることが可能で、また、同一の潤滑剤で被加工材
を変えた影響を見ることも可能となる。
【0020】具体的に説明すると、No.1合金で、潤滑剤
を変えると、押出し荷重、突出し荷重両方とも、(I)化
成被膜が、(II)化成被膜+金属石鹸より大きい。したが
って、潤滑性能は、(II)化成被膜+金属石鹸が良く、
(I)化成被膜が悪いという潤滑性能の序列を荷重という
一つの因子で表わすことが出来る。また、(II)化成被膜
+金属石鹸の潤滑処理を施したもので、披加工材を変え
ると、押出し荷重、突出し荷重両方とも、No.3が最も高
く、次いでNo.2が高く、No.1が最も低くなり、荷重とい
う一つの因子で、被加工材の変形能を比較することが出
来、変形能が最も小さなNo.1が潤滑性能が最も良好で、
次いでNo.2が良く、No.3が最も悪いという順であること
がこの結果から判る。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、試験後の被加工材形状
が実質的に同一になるため、潤滑剤が異なる同一被加工
材では、潤滑剤の潤滑性能を評価することが出来、また
被加工材が異なる同一潤滑剤では、被加工材の変形能を
評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の試験法を示す模式図である。
【図2】本発明の試験法を示す模式図である。
【図3】本発明の試験法を示す模式図である。
【図4】本発明の金型の貫通孔内の断面模式図である。
【図5】試験片のスパイク長さと荷重の関係を示す図で
ある。
【図6】各潤滑処理を施した試料の本発明による試験後
の押出し荷重、突出し荷重を示した図である。
【符号の説明】
1.金型、(1A)大径円筒部、(1B)半球内面部、(1C)小径
円筒部、(1D)リリーフ部、(1E)移行部分、2.金型、
3.スペーサー、4.被加工材、5.ロードセル、6.
ノックアウトピン、7.押込みポンチ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年4月27日(2000.4.2
7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 潤滑被膜を有する材料の冷間鍛造性の評
    価方法であって、一貫通孔内に少なくとも二つの異なる
    径の筒形の貫通孔が形成された金型を用い、前記、二つ
    の異なる径の筒形の貫通孔のうち、径の大きい大径円筒
    部に潤滑処理を施した被加工材を装填し、前記径の大き
    い大径円筒部に押込みポンチを挿入して、前記被加工材
    の側面を拘束させた状態で径の小さい小径円筒部方向側
    に押出し成形し、成形時の荷重を測定し潤滑処理を施し
    た被加工材の潤滑性能ならびに変形能を評価することを
    特徴とする潤滑被膜を有する材料の冷間鍛造性の評価方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の押出し成形された被加
    工材を押込み方向と逆の小径円筒方向側から突き出し、
    突出し量を達成するのに要した荷重を測定し潤滑処理を
    施した被加工材の潤滑性能ならびに変形能を評価するこ
    とを特徴とする潤滑被膜を有する材料の冷間鍛造性の評
    価方法。
  3. 【請求項3】 押込みポンチを挿入し、被加工材の側面
    を拘束させた状態で一定量押出し成形した際に、荷重を
    測定し潤滑処理を施した前記被加工材の潤滑性能ならび
    に変形能を評価することを特徴とする請求項1または2
    に記載の潤滑被膜を有する材料の冷間鍛造性の評価方
    法。
  4. 【請求項4】 金型の内面形状は、押出し成形する被加
    工材を装填する大径円筒部と被加工材の円筒面が押出し
    た際に軸円筒面へ移行可能な半球内面部、押出し成形さ
    れた被加工材を半球内面部から円滑に移行するために曲
    面部を設けた移行部分、押出し成形された被加工材の軸
    を直伸させるための小径円筒部、および押出し成形され
    た被加工材の軸を解放するリリーフ部を具備する金型で
    あることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の
    潤滑被膜を有する材料の冷間鍛造性の評価方法。
  5. 【請求項5】 径の大きい大径円筒部と小径円筒部の径
    の関係が、断面減少率で50〜80%である下型を有するこ
    とを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の潤滑被
    膜を有する材料の冷間鍛造性の評価方法。
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Cited By (3)

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