JP2007038309A - 被鍛造部材の表面処理方法及び被鍛造部材の潤滑処理方法並びに被鍛造部材処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、従来にない画期的な被鍛造部材の表面処理方法及び被鍛造部材の潤滑処理方法並びに被鍛造部材処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 冷間鍛造される被鍛造部材１の表面処理方法であって、前記被鍛造部材１の潤滑処理前に液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５を噴射して該被鍛造部材１の表面１ａをブラスト処理することを特徴とする被鍛造部材の表面処理方法である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被鍛造部材の表面処理方法及び被鍛造部材の潤滑処理方法並びに被鍛造部材処理装置に関するものである。

例えば機械部品の製造方法として現在主流とされる冷間鍛造は、それまで主流とされてきた切削による製造に比し、製造できる形状が制約されるという点はあるものの、同じ形のものが量産でき、強度が得られ、加工時間が短く、材料が節減できるなどの数多くのメリットがある。

ところで、従来から、冷間鍛造される加工素材としての被鍛造部材51には、図５に図示したように、型離れを良くし、加工時に生じる熱や接触圧力による金型の破損、被鍛造部材そのものの破損を防止する目的で、被鍛造部材51の表面51ａに潤滑処理（通称：ボンデ処理）が施される（以下、従来処理という。）。

具体的には、この従来処理は、図６に図示したａ〜ｋの工程が行なわれる。

ａ ドライブラスト工程
素材を均一化するため事前に行なわれる熱処理によって被鍛造部材51の表面51ａに
形成された酸化膜（スケール）を除去するとともに、被鍛造部材51の表面51ａに凹凸
を形成して表面積を多くし、これにより後工程で形成される化成皮膜53の付着量を増
やす。

ｂ 脱脂工程
被鍛造部材51の表面51ａに付着した油等の汚れを脱脂剤（例えば苛性ソーダ溶液）
で除去する。これと同時にブラストのかす等の除去も行なわれる。

ｃ 水洗工程
脱脂剤を除去する。

ｄ 酸洗工程
酸（例えば硫酸溶液）を用いて被鍛造部材51の表面51ａの錆等を除去する。

ｅ 水洗工程
酸を除去する。

ｆ 化成皮膜処理工程
皮膜処理剤（例えばリン酸塩溶液）に浸漬し、被鍛造部材51の表面51ａに化成皮膜
53（リン酸塩皮膜）を形成する。この化成皮膜53は、その表面53ａに凹凸があり、潤
滑皮膜52の定着を良好にする機能を発揮する。

ｇ 水洗工程
余分な皮膜処理剤を除去する。

ｈ 中和工程
ｇの水洗工程で除去されなかった余分な皮膜剤成分を中和剤（例えばホウ砂溶液に
て中和する。

ｉ 水洗工程
ｈの中和工程で使用した中和剤を除去する。

ｊ 潤滑処理工程
潤滑剤（金属セッケン溶液）に浸漬し、化成皮膜53の表面53ａに潤滑皮膜52を形成
する。

ｋ 乾燥工程
潤滑皮膜22を乾燥させる。

以上の従来処理により被鍛造部材51の表面51ａには潤滑皮膜52が形成され、この潤滑皮膜52は、冷間鍛造の際、型離れを良くし、加工時に生じる熱や接触圧力による金型の破損、被鍛造部材51そのものの破損を防止する役割を果たす。

しかしながら、従来処理は、前述したように工程が非常に多くて処理施設も大掛かりなものとなり、しかも、薬品による化学反応を待たなければならず非常に処理速度が遅く、よって、量産性が悪くてコスト高であり（薬品が高価である点においてもコスト高である。）、そして更に、従来処理は、廃液、廃棄物の処理が極めて厄介であるなど種々の問題点がある。

本発明は、上述した問題点を解決したもので、従来にない画期的な被鍛造部材の表面処理方法及び被鍛造部材の潤滑処理方法並びに被鍛造部材処理装置を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

冷間鍛造される被鍛造部材１の表面処理方法であって、前記被鍛造部材１の潤滑処理前に液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５を噴射して該被鍛造部材１の表面１ａをブラスト処理することを特徴とする被鍛造部材の表面処理方法に係るものである。

また、請求項１記載の被鍛造部材の表面処理方法において、前記被鍛造部材１はアルミ部材であることを特徴とする被鍛造部材の表面処理方法に係るものである。

また、冷間鍛造される被鍛造部材１の潤滑処理方法であって、被鍛造部材１の表面１ａに液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５を噴射してウエットブラスト処理し、このウエットブラスト処理面に潤滑剤Ｏを付着させて該被鍛造部材１の表面１ａに潤滑皮膜２を形成することを特徴とする被鍛造部材の潤滑処理方法に係るものである。

また、請求項３記載の被鍛造部材の潤滑処理方法において、前記被鍛造部材１はアルミ部材であることを特徴とする被鍛造部材の潤滑処理方法に係るものである。

また、冷間鍛造される被鍛造部材１の潤滑処理前に液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５を噴射して該被鍛造部材１の表面１ａをブラスト処理するスラリ噴射装置Ｓと、スラリ噴射装置Ｓに併設される潤滑処理装置Ｊとからなることを特徴とする被鍛造部材処理装置に係るものである。

また、請求項５記載の被鍛造部材処理装置において、前記潤滑処理装置Ｊは、水洗処理部20と、該水洗処理部20に併設される潤滑処理部21と、該潤滑処理部21に併設される乾燥処理部22と、該乾燥処理部22に併設される搬送導出部26とで構成され、水洗処理部20は、前記スラリ噴射装置Ｓから供給されるブラスト処理済のワーク１を受け取るカゴ体20ａと、該カゴ体20ａが配され洗浄液Ｗが収納される容体20ｂとから成り、カゴ体20ａは基体に枢着された回動アーム23の先端部に回動自在に設けられ、このカゴ体20ａを容体20ｂ内で自転させてワーク１を洗浄し且つ回動アーム23の回動により公転させて潤滑処理部21へワーク１を供給するように構成されており、潤滑処理部21は、前記水洗処理部20から供給される水洗処理済のワーク１を受け取るカゴ体21ａと、該カゴ体21ａが配され潤滑剤Ｏが充填された容体21ｂとから成り、カゴ体21ａは基体に枢着された回動アーム24の先端部に回動自在に設けられ、このカゴ体21ａを容体21ｂ内で自転させてワーク１に潤滑剤Ｏを付与し且つ回動アーム24の回動により公転させて乾燥処理部22へワーク１を供給するように構成されており、乾燥処理部22は、前記潤滑処理部21から供給される潤滑処理済のワーク１を受け取るカゴ体22ａと、該カゴ体22ａが配され温風が供給される容体22ｂとから成り、カゴ体22ａは基体に枢着された回動アーム25の先端部に回動自在に設けられ、このカゴ体22ａを容体22ｂ内で自転させてワーク１に付与された潤滑剤Ｏを乾燥し且つ回動アーム25の回動により公転させて前記搬送導出部26へワーク１を供給するように構成されていることを特徴とする被鍛造部材処理装置に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、前述した従来処理と異なり、潤滑処理前に被鍛造部材に対して良好な表面処理が確実且つ迅速に行なえることになるなど従来にない画期的な被鍛造部材の表面処理方法となる。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

被鍛造部材１の潤滑処理前において、被鍛造部材１に液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５を噴射して該被鍛造部材１の表面１ａをブラスト処理する。この際、スラリ５を構成する砥粒４は液体３により運ばれて被鍛造部材１の表面１ａに衝突し、該砥粒４の衝突により該被鍛造部材１の表面１ａに形成された酸化膜や油分等の汚れは除去され、更に、被鍛造部材１の表面１ａには凹凸が形成される。

本発明者は、この砥粒４との混合物であるスラリ５を噴射するブラスト処理が施された被鍛造部材１の表面１ａには、潤滑処理により形成される潤滑皮膜が剥がれにくい状態で良好に定着することを確認している。これは、砥粒４との混合物であるスラリ５の噴射により被鍛造部材１の表面１ａに形成された酸化膜や油等の汚れが良好に除去され、且つ、被鍛造部材１の表面１ａに細かい凹凸が形成されることで潤滑皮膜が剥がれにくく良好に定着し易い状態とすることができるからである。

従って、潤滑処理前において、被鍛造部材１の表面１ａに付着する酸化膜や油等の汚れの除去が確実且つ良好に行なわれ、被鍛造部材１の表面１ａに細かい凹凸が形成されることで潤滑皮膜が剥がれにくく良好に定着し易い状態を作出することができる。

また、本発明は、前述した従来処理に比し、工程が非常に少ないため処理設備を大掛かりなものではなくコンパクトにすることができ、被鍛造部材１に対する潤滑処理前の処理が簡易且つ迅速に行なわれることになり、しかも、従来処理のように薬品を使用せずとも安全で低コストな処理が迅速に行えることになる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、冷間鍛造される被鍛造部材１の表面１ａを処理する被鍛造部材処理装置であり、潤滑処理前の表面処理は、後述する液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５を噴射して被鍛造部材１の表面１ａをウエットブラスト処理するスラリ噴射装置Ｓを使用して行われる。尚、本実施例では、被鍛造部材１としてアルミ製の被鍛造部材１を採用している。

具体的には、このスラリ噴射装置Ｓは、図１に図示したように被鍛造部材１（ワーク）を収納するワーク収納部15を具備した処理本体６の下方位置に配設されるスラリ貯溜部７と、このスラリ貯溜部７からポンプ装置８を介して処理本体６内へスラリ５を搬送するスラリ搬送部９と、処理本体６内に配設され、スラリ搬送部９で搬送されたスラリ５を噴射するスラリ噴射部10とで構成されており、このスラリ噴射部10から噴射されたスラリ５が処理本体６の下方開口部６ａからスラリ貯溜部７へ排出されて再利用される構成である。

ワーク収納部15は、図１に図示したように適宜な駆動手段で回動する有底筒状の回動ドラム15で構成されており、この回動ドラム15の周面には多数の貫通孔15ａが形成されている。

この貫通孔15ａは、スラリ噴射部10から噴射されたスラリ５を排出するためのものである。

また、ワーク収納部15は、その正面開口部にスラリ噴射部10が配されている。

従って、回動ドラム15を回動させながらスラリ噴射部10からスラリ５を噴射することで該回動ドラム15内のワーク１の表面１ａがブラスト処理されることになる。

また、ワーク収納部15は、基体に枢着されて擺動自在に設けられており、スラリ５の噴射処理後に擺動させることで、ワーク１はワーク収納部15の正面開口部から排出されて後述する水洗処理部20に供給されるように構成されている。

スラリ貯溜部７は、所定量のスラリ５を貯溜することができ、この内部に貯留されるスラリ５を常時撹拌するスラリ撹拌機能が設けられている。

スラリ噴射部10は、図１に図示したようにワーク収納部15に対して進退移動自在に設けられるスラリ噴射本体10Ａと、このスラリ噴射本体10Ａから下方へ向けて突設されるノズル体10Ｂとで構成されている。

スラリ噴射本体10Ａは、その側面部に前述したスラリ搬送部９が接続されるとともに、上面部に別回路で設けられる圧縮空気搬送部11が接続されており、スラリ搬送部９から供給されるスラリ５を圧縮空気搬送部11から供給される圧縮空気により加速して、所定の噴射速度でノズル体10Ｂから噴射させるように構成されている。

また、本実施例で使用するスラリ５は、液体３と微粒子砥粒４との混合物である。

また、砥粒４としては、微粒子のアルミナ若しくはシリコンカーバイトが採用される。

以上の構成からなるスラリ噴射装置Ｓを使用し、以下のような加工条件下で被鍛造部材１における表面処理を行った。

砥粒・・・アルミナ♯６０
ノズル径・・・１２ｍｍ
エアー圧力・・・０．５ＭＰａ
ワーク１としてアルミ部材を使用し、スラリ５として、砥粒４（アルミナ）が液体３（水）に対して体積比２０％前後となるスラリ５を使用した。

前記加工条件で処理した場合、ワーク１の表面１ａの不要物（酸化膜、油等の汚れ）は一様に除去され、ムラのない均一な加工表面（潤滑皮膜２が剥がれにくい状態で良好に定着する凹凸のある面）が得られた。

本発明者は、液体３と約２００μｍ前後の砥粒４とを混合したスラリ５を約１００ｍ／ｓの噴射速度で被鍛造部材１の表面１ａに噴射させると、該表面１ａに形成された酸化膜や油等の汚れが良好に除去されることを確認している。

また、本発明者は、その後条件等を変えた種々の実験により、この表面処理方法であれば、加工量や表面粗度の要求次第では粒径を変更しても良好な処理が行なわれることを確認している。

また、本実施例の被鍛造部材処理装置には、潤滑処理装置Ｊが並設されている。

具体的には、本実施例の被鍛造部材処理装置は、図２に図示したようにスラリ噴射装置Ｓの一側にワーク供給機構16を設け、他側に潤滑処理装置Ｊを設けて構成されている。

ワーク供給機構16は、ワーク１を略水平方向に搬送する第一ワーク搬送部16Ａと、この第一ワーク搬送部16Ａで搬送されたワーク１を受け取り、該ワーク１を上方向へ搬送する第二ワーク搬送部16Ｂとで構成されている。

第一ワーク搬送部16Ａは、図２に図示したように上下一対のコンベア16ａ，16ｂで構成されており、下方コンベア16ａは、後述する第二ワーク搬送部16Ｂの正面側搬送部へワーク１をボックス18に収納した状態で受け渡すように構成され、上方コンベア16ｂは、第二ワーク搬送部16Ｂの背面側搬送部で搬送されたボックス18を受け取るように構成されている。

第二ワーク搬送部16Ｂは、図２に図示したようにコンベア16ｃを立設して構成されており、その正面搬送部は、第一ワーク搬送部16Ａに係る下方コンベア16ａで搬送されるワーク１が収納されたボックス18を受け取り、該ボックス18を上方へ搬送してワーク１をワーク収納部15へ供給するように構成され、その背面搬送部は、空になったボックス18を下方へ搬送して第一ワーク搬送部16Ａに係る上方コンベア16ｂへ受け渡すように構成されている。

また、第二ワーク搬送部16Ｂは、その上方位置においてボックス18を載置するボックス載置部16ｄが一側へ回動するように構成されており、該ボックス載置部16ｄが回動した際、ボックス18からワーク１が落下し、この落下したワーク１は滑り部19を滑動してワーク収納部15へ供給されることになる。

潤滑処理装置Ｊは、図２に図示したように水洗処理部20と、潤滑処理部21と、乾燥処理部22と、搬送導出部26とで構成されている。

水洗処理部20は、図２に図示したようにスラリ噴射装置Ｓに係るワーク収納部15から供給される表面処理済のワーク１を受け取るカゴ体20ａと、該カゴ体20ａが配される容体20ｂとで構成されている。

カゴ体20ａは、基端部が基体に枢着される回動アーム23の先端部に回動自在に設けられており、洗浄水Ｗが充填された容体20ｂ内で回動することで内部に配されたワーク１を洗浄し得るように構成されている。

また、カゴ体20ａは、回動アーム23が回動することで隣接する潤滑処理部21のカゴ体21ａにワーク１を供給するように構成されている。

潤滑処理部21は、図２に図示したように水洗処理部20から供給される水洗処理済のワーク１を受け取るカゴ体21ａと、該カゴ体21ａが配される容体21ｂとで構成されている。

カゴ体21ａは、基端部が基体に枢着される回動アーム24の先端部に回動自在に設けられており、潤滑剤Ｏ（金属セッケン溶液）が充填された容体21ｂ内で回動することで内部に配されたワーク１の表面１ａに潤滑剤Ｏを付着し得るように構成されている。

また、カゴ体21ａは、回動アーム24が回動することで隣接する乾燥処理部22のカゴ体22ａにワーク１を供給するように構成されている。

乾燥処理部22は、図２に図示したように潤滑処理部21から供給される潤滑処理済のワーク１を受け取るカゴ体22ａと、該カゴ体22ａが配される容体22ｂとで構成されている。

カゴ体22ａは、基端部が基体に枢着される回動アーム25の先端部に回動自在に設けられており、図示省略の温風装置から供給される温風が充填された容体22ｂ内で回動することでワーク１の表面１ａに付着された潤滑剤Ｏを乾燥し得るように構成されている。

また、カゴ体22ａは、回動アーム25が回動することで隣接する搬送導出部26にワーク１を供給するように構成されている。

この搬送導出部26に供給されたワーク１は該搬送導出部26により潤滑処理装置Ｊ外に導出されることになる。

以上の構成からなる被鍛造部材処理装置を使用したアルミ製の被鍛造部材１への潤滑処理について説明する。

ワーク供給機構16によりスラリ噴射装置Ｓへ被鍛造部材１が供給され、スラリ５を噴射することで被鍛造部材１の表面１ａはブラスト処理される（図３中のウエットブラスト工程）。

続いて、スラリ噴射装置Ｓでブラスト処理された被鍛造部材１は、ワーク収納部15から潤滑処理装置Ｊに係る水洗処理部20へ供給され、該水洗処理部20で水洗処理（スラリ５や削り屑などが除去）される（図３中の水洗工程）。

続いて、水洗処理部20で水洗処理された被鍛造部材１は、水洗処理部20から潤滑処理部21へ供給され、該潤滑処理部21で潤滑処理（例えば金属セッケンが付着）される（図３中の潤滑処理工程）。

続いて、潤滑処理部21で潤滑処理された被鍛造部材１は、潤滑処理部21から乾燥処理部22へ供給され、該潤滑処理部22で乾燥処理（潤滑剤Ｏの固化）され（図３中の乾燥処理工程）、被鍛造部材１の表面１ａには潤滑皮膜２が形成される。

この乾燥処理部22で乾燥処理された被鍛造部材１は搬送導出部26で潤滑処理装置Ｊの外部へ導出されることになる。この導出された被鍛造部材１の表面１ａには潤滑皮膜２が良好に定着している（図４参照）。

本実施例は上述のように構成したから、潤滑処理前において、被鍛造部材１の表面１ａに付着する酸化膜や油等の汚れの除去が確実且つ良好に行なわれ、被鍛造部材１の表面１ａに細かい凹凸が形成されることで潤滑皮膜２が剥がれにくく良好に定着し易い状態を作出することができる。

また、本実施例は、前述した従来処理に比し、工程が非常に少ないため、即ち、図６に図示したａ〜ｈまでの工程を省くことができ、このａ〜ｈまでの工程をウエットブラスト工程の一工程で実現することができるから、処理設備を大掛かりなものではなくコンパクトにすることができ、被鍛造部材１に対する潤滑処理前の処理が簡易且つ迅速に行なわれることになり、しかも、従来処理のように薬品を使用せずとも安全で低コストな処理が迅速に行えることになる。

また、本実施例は、液体３と砥粒４との混合物であるスラリ５を採用する為、砥粒４が液体３により運ばれ、周囲の空気による抵抗を受けにくく（減速しにくく）、砥粒４を被鍛造部材１の表面１ａに勢い良く衝突させて十分不要物（酸化膜や油等の汚れ）を除去することができ、よって、高速で砥粒４を衝突させることができるから、不要物を除去する処理速度が飛躍的に向上することになり、しかも、液体３が存在する為、砥粒４により被鍛造部材１にダメージを与える事が可及的に少なくなる。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

本実施例に係るスラリ噴射装置Ｓの概略説明図である。 本実施例に係る被鍛造部材処理装置の説明図である。 本実施例の工程説明図である。 本実施例に係る被鍛造部材処理装置で処理されたワーク１の説明断面図である。 従来処理で処理されたワーク51の説明断面図でである。 従来処理の工程説明図である。

符号の説明

Ｓ スラリ噴射装置
Ｊ 潤滑処理装置
Ｏ 潤滑剤
１ 被鍛造部材
１ａ 表面
２ 潤滑皮膜
３ 液体
４ 砥粒
５ スラリ
20 水洗処理部
20ａ カゴ体
20ｂ 容体
21 潤滑処理部
21ａ カゴ体
21ｂ 容体
22 乾燥処理部
22ａ カゴ体
22ｂ 容体
23 回動アーム
24 回動アーム
25 回動アーム
26 搬送導出部

Claims (6)

1. 冷間鍛造される被鍛造部材の表面処理方法であって、前記被鍛造部材の潤滑処理前に液体と砥粒との混合物であるスラリを噴射して該被鍛造部材の表面をブラスト処理することを特徴とする被鍛造部材の表面処理方法。
2. 請求項１記載の被鍛造部材の表面処理方法において、前記被鍛造部材はアルミ部材であることを特徴とする被鍛造部材の表面処理方法。
3. 冷間鍛造される被鍛造部材の潤滑処理方法であって、被鍛造部材の表面に液体と砥粒との混合物であるスラリを噴射してウエットブラスト処理し、このウエットブラスト処理面に潤滑剤を付着させて該被鍛造部材の表面に潤滑皮膜を形成することを特徴とする被鍛造部材の潤滑処理方法。
4. 請求項３記載の被鍛造部材の潤滑処理方法において、前記被鍛造部材はアルミ部材であることを特徴とする被鍛造部材の潤滑処理方法。
5. 冷間鍛造される被鍛造部材の潤滑処理前に液体と砥粒との混合物であるスラリを噴射して該被鍛造部材の表面をブラスト処理するスラリ噴射装置と、スラリ噴射装置に併設される潤滑処理装置とからなることを特徴とする被鍛造部材処理装置。
6. 請求項５記載の被鍛造部材処理装置において、前記潤滑処理装置は、水洗処理部と、該水洗処理部に併設される潤滑処理部と、該潤滑処理部に併設される乾燥処理部と、該乾燥処理部に併設される搬送導出部とで構成され、水洗処理部は、前記スラリ噴射装置から供給されるブラスト処理済のワークを受け取るカゴ体と、該カゴ体が配され洗浄液が収納される容体とから成り、カゴ体は基体に枢着された回動アームの先端部に回動自在に設けられ、このカゴ体を容体内で自転させてワークを洗浄し且つ回動アームの回動により公転させて潤滑処理部へワークを供給するように構成されており、潤滑処理部は、前記水洗処理部から供給される水洗処理済のワークを受け取るカゴ体と、該カゴ体が配され潤滑剤が充填された容体とから成り、カゴ体は基体に枢着された回動アームの先端部に回動自在に設けられ、このカゴ体を容体内で自転させてワークに潤滑剤を付与し且つ回動アームの回動により公転させて乾燥処理部へワークを供給するように構成されており、乾燥処理部は、前記潤滑処理部から供給される潤滑処理済のワークを受け取るカゴ体と、該カゴ体が配され温風が供給される容体とから成り、カゴ体は基体に枢着された回動アームの先端部に回動自在に設けられ、このカゴ体を容体内で自転させてワークに付与された潤滑剤を乾燥し且つ回動アームの回動により公転させて前記搬送導出部へワークを供給するように構成されていることを特徴とする被鍛造部材処理装置。
   

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