JP4229846B2 - 加工品の油剤付着方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属材料や合成樹脂材料などの加工品に油剤を付着する技術に関する。

機械の部品を製造する場合のように、材料を複数の工程で順次加工する場合、前の工程で金属材料を機械加工した加工品は、その機械加工時、例えば塑性加工、切削加工や研削加工時に潤滑や冷却のために使用した潤滑油剤、切削油剤や研削油剤のような油剤が付着して残留している。その残留油剤は、その後の機械加工工程や組立工程にとって量や種類が適当ではないことがある。

また、前の工程で合成樹脂材料を塑性加工した加工品は、その塑性加工時、例えば延伸加工、成形加工や圧縮加工時に潤滑や離型のために使用した潤滑剤や離型剤のような油剤が付着して残留している。その残留油剤は、その後の塑性加工工程や組立工程にとって量や種類が適当ではないことがある。

金属材料や合成樹脂材料などの加工品は、残留油剤の量がその後の工程にとって多過ぎる又は少な過ぎるときは、残留油剤の一部を洗い落とし、又は、残留油剤にそれと同じ油剤を付加し、油剤の付着量を後工程に適した量に増減する。この油剤付着量の増減作業において、後工程に適した所望の量に調整するのには、高度な技能と多くの経験を要する。

また、加工品の残留油剤の種類が後工程にとって適当ではなく他の種類の油剤が後工程で必要であるときは、加工品は、残留油剤の全部を洗い落とし、乾燥し、残留油剤とは異なる種類の油剤を新たに付着する。加工品の付着油剤を後工程に適した種類に変更する。

不知

ところが、上記のような、前工程で加工した金属材料や合成樹脂材料などの加工品は、残留油剤の量に大きなばらつきがある。従って、油剤の付着量を後工程に適した量に増減するため、残留油剤の一部を洗い落とす、又は、残留油剤に新たな油剤を付加する上記の方法は、多くの手間が掛る。

また、加工品の付着油剤を後工程に適した種類に変更する上記の方法は、残留油剤を洗い落とす工程と、新たな油剤を付着する工程との間に、加工品を乾燥する工程がある。従って、中間工程で加工品を乾燥する手間が掛る。

結局、前工程で金属材料や合成樹脂材料などの加工品に付着した油剤を後工程に適した量又は種類に調整するのには、多くの手間が掛る。

［課題を解決するための着眼］
１）加工品の油剤の付着量を調整する場合、加工品に付着している油剤の一部を除去する、又は、加工品に付着している油剤に新たな油剤を付加する方法よりも、加工品に付着している油剤の全部を除去し、新たな油剤を付着する方法の方が、油剤の付着量を容易に正確に調整することができる。

そこで、加工品に付着している油剤の全部を除去し、付着油剤のない加工品に新たな油剤を付着する方法を採用することとした。

２）加工品に付着している油剤の全部を除去する場合、油剤が付着している加工品は、脱脂液に浸漬し、油剤を剥離する。その加工品は、脱脂液から取り出すと、油剤入りの脱脂液が付着している状態になる。そこで、脱脂液から取り出した加工品は、水洗し、油剤入りの脱脂液を水で洗い落とす。脱脂水洗した加工品は、水で濡れている状態になる。水で濡れている加工品には、疎水性ないし撥水性の物質は付着し難いが、親水性の物質は付着し易い。

そこで、脱脂水洗した加工品は、乾燥することなく、水で濡れている状態のまま、親水性の油剤を付着することとした。脱脂水洗した加工品を乾燥する中間工程が省かれることになる。

３）加工品に油剤を付着する場合、加工品は、油剤が溶媒に解けた溶液に浸漬し、その後、溶液から出して、表面に付着している溶液の溶媒を除去すると、油剤が表面の全体に均一に付着し易い。

そこで、脱脂水洗した加工品は、水で濡れている状態のまま、親水性の油剤である水溶性油剤の水溶液に浸漬し、その後、水溶液から出して、乾燥する、即ち、表面に付着している水溶液の水分を除去することとした。

１）材料を複数の工程で順次加工する方法において、
前工程で油剤が付着した金属、合成樹脂やセラミックの部品、製品やそれらの仕掛品の加工品は、脱脂液に浸漬し、脱脂液から出して水洗し、加工品に付着していた油剤の全部を除去し、
脱脂水洗した加工品は、水で濡れている状態のまま、水に水溶性油剤を溶解した油剤液に浸漬し、油剤液から出して乾燥し、表面に付着している水分を除去し、加工品に後工程に適した量と種類の水溶性油剤を付着することを特徴とする加工品の油剤付着方法。

２）上記の油剤付着方法において、
油剤液の濃度を調整して、加工品に付着する水溶性油剤を後工程に適した量にすることを特徴とする。

３）上記の油剤付着方法において、
油剤液に入れる水溶性油剤の種類を選択して、加工品に付着する水溶性油剤を後工程に適した種類にすることを特徴とする。

４）上記の水溶性油剤は、鉱油をアニオン界面活性剤で乳化したエマルジョン（emulsion、乳化油）、無機塩類を主成分とするケミカルソリューション（chemical solution）や、界面活性剤を主成分とするソリュブル（soluble）が使用される。

油剤液中の水溶性油剤の分散が十分ではないときは、その水溶性油剤を分散させる活性剤を添加する。この活性剤は、水溶性油剤の種類に応じて選択される。非イオン系もイオン系も、各種の活性剤が使用される。イオン系の活性剤は、アニオン系もカチオン系も、双性イオン系も使用される。

加工品は、部品、製品やそれらの仕掛品であり、材質が金属、合成樹脂やセラミックである。金属は、炭素鋼、ステンレス鋼や合金鋼のような鉄鋼や、銅合金やアルミニウム合金のような非鉄金属である。合成樹脂は、汎用プラスチックやエンジニアリングプラスチックである。

脱脂液は、従来における脱脂処理と同様に、加工品とこれに付着している油剤に応じて選択される。水洗には、常温の水や温水、湯が使用される。

前工程で油剤が付着した加工品は、その油剤の付着量に大きなばらつきがあっても、その油剤が除去されて新たな油剤が付着されるので、油剤の付着量を後工程に適した量に調整するのに多くの手間が掛らない。

また、加工品は、脱脂されて水洗された後に、水で濡れている状態のまま、水溶性油剤が付着されるので、その水洗工程と油剤付着工程との間に、加工品を乾燥する工程を要しない。中間工程で加工品を乾燥する手間が掛らない。

従って、前工程で加工品に付着した油剤を後工程に適した量と種類に調整する手間が低減する。

［第１例（図１と図２参照）］
本例においては、加工品は、輸送機械の金属部品であり、材質がステンレス鋼である。この部品は、図１に示すように、「切削工程」、本例の油剤付着方法を実施する「油剤工程」と、塑性加工の一種である「かしめ工程」を順次通過する。

「切削工程」で切削加工された加工品は、冷却、潤滑や切屑除去用の切削油剤が付着して残留している。その残留油剤は、付着量に大きなばらつきがあり、その後の「かしめ工程」にとって量が適当ではない。「かしめ工程」では、かしめ工具との摩擦を低減する潤滑や、その摩擦部の冷却に適した量と種類の油剤が必要である。

そこで、前工程の「切削工程」で切削加工された加工品は、後工程の「かしめ工程」に適した油剤を付着するため、「かしめ工程」の前に「油剤工程」で、図２に示すように、「油剤除去工程」、「水洗工程」、「油剤付着工程」と「乾燥工程」を順次通過する。

切削加工された加工品は、多数個を金網製のかごに入れる。加工品入りの網かごは、「油剤除去工程」で、処理槽の脱脂液に沈めて脱脂液中を移動する。網かご内の各加工品は、脱脂液に浸漬する。加工品に付着している切削油剤が剥離する。

脱脂液は、温水に苛性ソーダ、オルソ珪酸ソーダと界面活性剤を混合している。温度は、５０〜６０℃である。混合割合は、苛性ソーダが１０〜５０ｇ／ｌ、オルソ珪酸ソーダが３０〜５０ｇ／ｌ、界面活性剤が０．１〜２０ｇ／ｌである。加工品が脱脂液に浸漬する時間は、１０〜１５分である。

加工品入りの網かごは、処理槽の脱脂液から出た後、「水洗工程」で、処理槽の水に沈めて水中を移動する。又は、ノズルから噴出する水を浴びる。網かご内の各加工品は、流水で洗浄する。加工品に付着している切削油剤入りの脱脂液が洗い落とされる。

加工品は、「油剤除去工程」と「水洗工程」を順次通過し、表面に付着していた切削油剤の全部が除去される。本例において脱脂水洗された加工品に残留する切削油剤の量を測定した。測定機は、島津製作所製の「オイルカウントメータＰＯＣ−１００」である。測定結果は、質量が４０〜５０ｇである加工品の１個当り、油剤の残留量が０．２ｍｇ以下である。実質的に零である。「切削工程」で加工品に付着して残留していた切削油剤は、「油剤除去工程」と「水洗工程」における脱脂水洗で実質的に全部が除去される。なお、脱脂水洗された加工品に残留する油剤の量は、その後の障害にならない量が許容される。

加工品入りの網かごは、「水洗工程」を通過した後、乾燥工程を経ることなく、「油剤付着工程」に至る。「油剤付着工程」では、加工品入りの網かごは、処理槽の油剤液に沈めて油剤液中を移動する。網かご内の各加工品は、油剤液に浸漬する。切削油剤が除去された加工品には、油剤液が付着する。

油剤液は、水に水溶性油剤とこれを分散させる活性剤を溶解している。油剤液に入れる水溶性油剤の種類は、後工程の「かしめ工程」に適した種類が選択される。油剤液に入れる活性剤の種類は、油剤液に入れる水溶性油剤の種類に応じて選択される。油剤液中の水溶性油剤と活性剤の濃度は、後工程の「かしめ工程」に適した油剤量に応じて、調整される。

油剤液は、温水に水溶性油剤と活性剤を混合して溶解している。温度は、５０〜６０℃である。水溶性油剤は、アルキルアミンオキサイドの約３０％水溶液である。その混合割合は、５０〜６０ｍｌ／ｌである。また、活性剤は、非イオン界面活性剤である。その混合割合は、１３〜２０ｍｌ／ｌである。加工品が油剤液に浸漬する時間は、０．５〜１分である。

加工品入りの網かごは、処理槽の油剤液から出た後、「乾燥工程」で、遠心乾燥装置において回転する。又は、熱風乾燥装置においてノズルから噴出する熱風を浴びる。網かご内の各加工品は、遠心乾燥又は熱風乾燥する。加工品に付着している油剤液は、水分が遠心力で飛ばされる。又は、水分が蒸発する。水分が除去されて油分が残る。加工品には、油剤液の濃度に応じた量の水溶性油剤が付着していることになる。

本例において加工品に付着する水溶性油剤の量を測定した。測定機は、上記の「オイルカウントメータＰＯＣ−１００」である。測定結果は、質量が４０〜５０ｇである加工品の１個当り、水溶性油剤の量が４〜３０ｍｇである。水溶性油剤の付着量は、目標値の±１０％の範囲内に調整される。

加工品は、「油剤付着工程」と「乾燥工程」を順次通過し、水溶性油剤が付着する。その水溶性油剤は、「切削工程」後の「かしめ工程」に適した種類と量である。かしめ加工用の水溶性油剤が付着している加工品は、「かしめ工程」を通過してかしめ加工される。

かしめ加工された加工品に残留しているかしめ加工用の水溶性油剤が、その後、障害になるときには、かしめ加工された加工品に付着の水溶性油剤を約４００℃以上に加熱する。すると、水溶性油剤が分解してガス化し、飛散する。かしめ加工された加工品は、加熱することで、残留している水溶性油剤を簡単に除去することができる。

なお、ステンレス鋼の加工品は、防錆効果を高める場合、上記の「水洗工程」と「油剤付着工程」との間で、不動態化処理を行う。この不動態化処理は、脱脂水洗された加工品を硝酸水溶液に浸漬し、硝酸水溶液から出して上記の「水洗工程」におけるのと同様に水洗する。

［第２例（図３と図２参照）］
本例においては、加工品は、流体機械の金属部品であり、材質がステンレス鋼である。この部品は、図３に示すように、「切削工程」、本例の油剤付着方法を実施する「油剤工程」と、組立加工の一種である「圧入工程」を順次通過する。

「切削工程」で切削加工された加工品は、冷却、潤滑や切屑除去用の切削油剤が付着して残留している。その残留油剤は、付着量に大きなばらつきがあり、その後の「圧入工程」にとって量が適当ではない。「圧入工程」では、加工品の軸部が加工品の孔部に嵌合されて圧入され、圧入の摩擦を低減する潤滑油剤が必要である。

そこで、前工程の「切削工程」で切削加工された加工品は、後工程の「圧入工程」に適した量と種類の油剤を付着するため、「圧入工程」の前に「油剤工程」で、図２に示すように、「油剤除去工程」、「水洗工程」、「油剤付着工程」と「乾燥工程」を順次通過する。

加工品は、多数個を金網製のかごに入れ、「油剤除去工程」において脱脂液に浸漬し、「水洗工程」において流水で洗浄する。その結果、切削油剤の全部が除去される。「油剤除去工程」と「水洗工程」の詳細は、第１例におけるのと同様である。

加工品入りの網かごは、「水洗工程」を通過した後、乾燥工程を経ることなく、「油剤付着工程」に至る。「油剤付着工程」では、加工品入りの網かごは、処理槽の油剤液に沈めて油剤液中を移動する。網かご内の各加工品は、油剤液に浸漬する。切削油剤が除去された加工品には、油剤液が付着する。

油剤液は、水に水溶性油剤を溶解している。油剤液に入れる水溶性油剤の種類は、後工程の「圧入工程」に適した種類が選択される。油剤液中の水溶性油剤の濃度は、後工程の「圧入工程」に適した油剤量に応じて、調整される。

油剤液は、温水に水溶性油剤を混合して溶解している。温度は、５０〜６０℃である。水溶性油剤は、一般に潤滑油や作動油として使用されている水溶性ポリアルキレングリコール誘導体である。その混合割合は、１０〜５０ｍｌ／ｌである。加工品が油剤液に浸漬する時間は、０．５〜１分である。

網かご内の各加工品は、油剤液から出た後、「乾燥工程」で遠心乾燥又は熱風乾燥する。水分が除去されて油分が残る。加工品には、油剤液の濃度に応じた量の水溶性油剤が付着していることになる。

加工品は、「油剤付着工程」と「乾燥工程」を順次通過し、水溶性油剤が付着する。その水溶性油剤は、「切削工程」後の「圧入工程」に適した種類と量である。圧入加工用の水溶性油剤が付着している加工品は、「圧入工程」を通過して圧入加工される。

［第３例（図３と図２参照）］
本例においては、加工品は、内燃機関の金属部品であり、材質がアルミニウム合金である。この部品は、第２例におけるのと同様に、図３に示すように、「切削工程」、本例の油剤付着方法を実施する「油剤工程」と、「圧入工程」を順次通過する。

前工程の「切削工程」で切削加工された加工品は、後工程の「圧入工程」に適した油剤を付着するため、「圧入工程」の前に「油剤工程」で、第２例におけるのと同様に、図２に示すように、「油剤除去工程」、「水洗工程」、「油剤付着工程」と「乾燥工程」を順次通過する。

加工品は、多数個を金網製のかごに入れ、「油剤除去工程」において脱脂液に浸漬し、「水洗工程」において流水で洗浄する。切削油剤の全部が除去される。

脱脂液は、温水に重炭酸ソーダ、第三リン酸ソーダと界面活性剤を混合している。温度は、５０〜６０℃である。混合割合は、重炭酸ソーダが１〜１０ｇ／ｌ、第三リン酸ソーダが１０〜３０ｇ／ｌ、界面活性剤が０．１〜２０ｇ／ｌである。加工品が脱脂液に浸漬する時間は、１０〜１５分である。「水洗工程」は、第１例におけるのと同様である。

加工品入りの網かごは、「水洗工程」を通過した後、乾燥工程を経ることなく、「油剤付着工程」に至る。「油剤付着工程」では、加工品入りの網かごは、処理槽の油剤液に沈めて油剤液中を移動する。網かご内の各加工品は、油剤液に浸漬する。切削油剤が除去された加工品には、油剤液が付着する。

油剤液は、水に水溶性油剤とこれを分散させる活性剤を溶解している。油剤液に入れる水溶性油剤の種類は、後工程の「圧入工程」に適した種類が選択される。油剤液に入れる活性剤の種類は、油剤液に入れる水溶性油剤の種類に応じて選択される。油剤液中の水溶性油剤と活性剤の濃度は、後工程の「圧入工程」に適した油剤量に応じて、調整される。

油剤液は、温水に水溶性油剤と活性剤を混合して溶解している。温度は、５０〜６０℃である。水溶性油剤は、アルキルアミンオキサイドの約３０％水溶液である。その混合割合は、５０〜６０ｍｌ／ｌである。また、活性剤は、非イオン界面活性剤である。その混合割合は、１３〜２０ｍｌ／ｌである。加工品が油剤液に浸漬する時間は、０．５〜１分である。

網かご内の各加工品は、油剤液から出た後、第１例におけるのと同様な「乾燥工程」を通過して乾燥する。加工品には、油剤液の濃度に応じた量の水溶性油剤が付着していることになる。その水溶性油剤は、「切削工程」後の「圧入工程」に適した種類と量である。圧入加工用の水溶性油剤が付着している加工品は、「圧入工程」を通過して圧入加工される。

圧入加工された加工品に残留している圧入加工用の水溶性油剤が、その後、障害になるときには、その水溶性油剤を加熱して蒸発させる。

本発明は、内燃機関の酸素センサ用金具や点火プラグ用金具のような金属部品、合成樹脂やセラミックの部品、製品やそれらの仕掛品の加工に利用される。

本発明の実施形態の第１例における油剤付着方法の工程の前工程と後工程を含む工程図。 実施形態の油剤付着方法の工程図。 実施形態の第２例、第３例における油剤付着方法の工程の前工程と後工程を含む工程図。

Claims (3)

1. 材料を複数の工程で順次加工する方法において、
   前工程で油剤が付着した金属、合成樹脂やセラミックの部品、製品やそれらの仕掛品の加工品は、脱脂液に浸漬し、脱脂液から出して水洗し、加工品に付着していた油剤の全部を除去し、
   脱脂水洗した加工品は、水で濡れている状態のまま、水に水溶性油剤を溶解した油剤液に浸漬し、油剤液から出して乾燥し、表面に付着している水分を除去し、加工品に後工程に適した量と種類の水溶性油剤を付着することを特徴とする加工品の油剤付着方法。
2. 油剤液の濃度を調整して、加工品に付着する水溶性油剤を後工程に適した量にすることを特徴とする請求項１に記載の加工品の油剤付着方法。
3. 油剤液に入れる水溶性油剤の種類を選択して、加工品に付着する水溶性油剤を後工程に適した種類にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工品の油剤付着方法。

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