JP2023161437A - 冷間鍛造品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施の形態に係る冷間鍛造品の製造方法(以下、一実施形態の製造方法という)は、表面処理工程、付着工程、及び鍛造工程を含む。以下、各工程について一例を挙げて説明する。図1は、一実施形態の製造方法の一例を示す模式図である。
表面処理工程は、被鍛造部材5を表面処理する工程である。一実施形態の製造方法では、表面処理工程において、被鍛造部材5の表面をブラスト加工する。
一実施形態の製造方法で使用する被鍛造部材5は、鉄(Fe)成分を含む。被鍛造部材5は、鉄のみからなるものでもよく、鉄と他の成分との混合物でもよく、鉄と他の成分との合金でもよい。被鍛造部材5としては、S10C、S15C、S45C、S50C、S60C等の炭素鋼、及びSCM435等のクロムモリブデン鋼等を例示できる。
ブラスト加工に限定はなく、被鍛造部材5の表面を粗面化できる各種の方法を適宜選択して使用できる。ブラスト加工としては、ウェットブラスト加工、ショットブラスト加工、エアーブラスト加工、及びサンドブラスト加工等を例示できる。
本願明細書でいうウェットブラスト加工(ウェットブラスト処理と称してもよい)とは、加工対象物に、スラリーを圧縮エアで加速させ、スラリーを加工対象物に衝突させて、加工対象物の表面を研削しながら粗面化させる加工法である。一例としてのスラリーは、液体と、砥粒(研磨剤と称してもよい)との混合物である。一例としての液体は、水である。一例としての砥粒は、ステンレス砥粒である。スラリーは、脱脂剤や、防錆剤等の各種添加剤を含んでもよい。ウェットブラスト加工に限定はなく、従来公知の加工法を適宜選択して使用できる。
一例としての製造方法は、ブラスト加工と付着工程の間に、被鍛造部材5の活性面を保護膜で保護する保護工程を含む。保護膜としては液体膜、及び酸化防止フィルム等の固体膜(保護層、保護フィルムでもよい)を例示できる。この工程は、ドライブラスト加工で、被鍛造部材5の表面処理を行う場合に好適である。
一例としての製造方法は、ブラスト加工と付着工程の間に、被鍛造部材5を不活性ガス雰囲気、又は真空雰囲気で保管する保管工程を含む。
付着工程は、表面処理工程後に、被鍛造部材5に潤滑剤3を付着させる工程である(図1(C)参照)。付着工程は、被鍛造部材5の表面に潤滑膜3を形成する工程である。本願明細書でいう潤滑膜3とは、付着させた潤滑剤3を乾燥させたものを意味する。
一実施形態の製造方法で使用する潤滑剤3は、潤滑成分、及び極圧添加剤を含む。潤滑成分としては、潤滑剤3の分野で従来公知のものを適宜選択して使用できる。潤滑成分としては、水性潤滑剤、及び潤滑油等を例示できる。水性潤滑剤としては、無機金属塩、高分子化合物、ワックス、及び固体潤滑剤等の1つ、又はこれらの混合物を例示できる。潤滑油としては、鉱油、及び合成油等を例示できる。潤滑剤3に含まれる潤滑成分は1種でもよく、2種以上でもよい。
潤滑剤3に含まれる極圧添加剤としては、リン系、塩素系、硫黄系、及び有機モリブデン系を例示できる。これ以外の極圧添加剤を使用してもよい。
リン系の極圧添加剤としては、リン酸エステル、及びジアルキルジチオリン酸亜鉛等を例示できる。
塩素系の極圧添加剤としては、塩素化パラフィン、及びメチルトリクロロステアレート等を例示できる。
硫黄系の極圧添加剤としては、硫化脂肪エステル、アルキルポリサルファイド、及び硫化オレフィン等を例示できる。
有機モリブデン系の極圧添加剤としては、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、及びジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン等を例示できる。
潤滑剤3に含まれる極圧添加剤は、1種でもよく、2種以上でもよい。極圧添加剤の含有量に限定はなく、極圧添加剤を含有しない潤滑剤3を使用した場合と比較して、被鍛造部材5と潤滑膜3との密着性や、潤滑膜3の潤滑性を良好なものとできる。
鍛造工程は、付着工程後に、工具4を使用して被鍛造部材5を冷間鍛造する工程である(図1(D)、(E)参照)。本工程を経ることで、冷間鍛造品1を製造できる(図1(F)参照)。一実施形態の製造方法は、冷間鍛造品1の製造時において、工具4と被鍛造部材5との焼き付きを抑制できる。また、被鍛造部材5の表面に形成した潤滑膜3の良好な潤滑性により、工具4、及び被鍛造部材5の破損を抑制できる。図示する形態では、製造された冷間鍛造品1の表面に、潤滑膜3が存在しているが、潤滑膜3を除去する工程を含んでもよい。
一実施形態の製造方法で使用する工具4に限定はなく、製造する冷間鍛造品1の形状を考慮して決定すればよい。工具4としては、冷間鍛造の分野で従来公知のものを適宜選択して使用できる。一例としての工具4は金型である。図1に示す形態の工具4は、上下一対の金型である。
一例としての鍛造工程は、工具4と被鍛造部材5との間に、潤滑成分、及び極圧添加剤を含む潤滑剤3を流し込みながら(供給しながら)、又は潤滑剤3を流し込んだ後に行う。
本発明に係る一実施形態の潤滑剤3の付着方法(以下、一実施形態の付着方法という)は、表面処理工程、付着工程を含む。
被鍛造部材として、炭素鋼(S10C)を直径10mm、高さ15mmに切削加工したものを準備した。この被鍛造部材に、下表1に示す条件で表面処理を行い、次いで、表面処理後の被鍛造部材を、潤滑成分、及び極圧添加剤(リン系)を含む潤滑剤に浸漬により付着させた。潤滑剤を付着後、潤滑剤を乾燥し、被鍛造部材に潤滑膜を形成することでサンプル1、2を作製した。サンプル1は、表面処理として、ブラスト加工(ウェットブラスト加工)を行ったサンプルであり、サンプル2は、表面処理として、脱脂処理を行ったサンプルである。
サンプル3(サンプル4)は、サンプル1(サンプル2)と同様にして潤滑膜を形成し、その後、潤滑膜を形成した被鍛造部材を、上下平坦な型を使用して、厚みが4mm(圧縮率74%)になるまで、油圧プレスにより平均速度10mm/sで圧縮したものである。サンプル3は、サンプル1を圧縮したものである。サンプル4は、サンプル2を圧縮したものである。
サンプル1~4のXAFS測定を行った。各サンプルについて、XAFS測定前にアルカリ溶液中で超音波洗浄を行った。XAFS測定は、あいちシンクロトロン光センターBL6N1において、部分蛍光収量法と転換電子収量法にて行った。測定範囲は、約3mm×1mmである。図2、図4(A)は、サンプル1、2のXAFS測定結果であり、図3、図4(B)は、サンプル3、4のXAFS測定結果である。図2~図4における横軸は、吸収エネルギーを示し、縦軸は規格化したX線の吸収量を示している。説明の便宜上、図2、図3では、図の縦方向に位相をずらしている。図2、図3では、潤滑膜、リン酸鉄(FePO4)、リン化鉄(Fe2P、及びFe3P)のXAFS測定結果も併せて示している。
3・・・潤滑剤(潤滑膜)
4・・・工具
5・・・被鍛造部材
6・・・スラリー
Claims (2)
- 冷間鍛造品の製造方法であって、
被鍛造部材の表面処理を行う表面処理工程、
前記表面処理工程後に、前記被鍛造部材の表面に潤滑剤を付着させる付着工程、
前記付着工程後に、工具を使用して前記被鍛造部材を冷間鍛造する鍛造工程、を含み、
前記表面処理工程が、ブラスト加工による表面処理であり、
前記被鍛造部材として、鉄(Fe)成分を含む被鍛造部材を使用し、
前記潤滑剤として、潤滑成分、及び極圧添加剤を含む潤滑剤を使用する、
冷間鍛造品の製造方法。 - 前記ブラスト加工が、ウェットブラスト加工である、
請求項1に記載の冷間鍛造品の製造方法。
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