JP4655818B2 - Lubricant evaluation method - Google Patents
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Description
本発明は、塑性加工を容易とするための潤滑剤が外周面に被着されている柱状の金属試験片を塑性変形させることにより、その潤滑剤の潤滑性能を評価する潤滑剤評価方法に関するものである。 The present invention relates to a lubricant evaluation method for evaluating the lubrication performance of a lubricant by plastically deforming a columnar metal test piece in which a lubricant for facilitating plastic working is applied to an outer peripheral surface. It is.
一般に、線材の引き抜き、伸線、圧延等の塑性加工を容易とするために、リン酸亜鉛、2硫化モリブデン等の固体潤滑剤、鉱油、油脂、界面活性剤等の液状潤滑剤等の潤滑剤が金属素材の表面に被着させて用いられている。このような塑性加工を容易とするための潤滑剤の潤滑性能を評価する潤滑剤評価方法は、リング圧縮試験法、ボール通し試験法、スパイク試験法、テーパーカップ試験法などが提案されている。たとえば、スパイク試験法は特許文献1に示されるものであり、テーパーカップ試験法は特許文献2に示されている。
上記特許文献1に示されるスパイク試験法は、水平面に対して小さく傾斜した上方ロート部分と水平面に対して大きく傾斜した下方ロート部分とがアール(R)を介して連続的に接続されたロート状の内周面を有するダイに円柱状の金属試験片を載せ、潤滑剤の適用下でその金属試験片をダイに押し込んでスパイクを形成した後、成形された金属片を逆の方向から突き出す操作を行い、一定の押し込み量を達成するのに要した荷重、突き出すに要する荷重に基づいて金属試験片の端面に被着された潤滑剤の性能を評価するものである。
The spike test method disclosed in
また、特許文献2に示されるテーパーカップ試験法は、前端面および側面が金型により拘束されている金属試験片に対して、解放されている金属試験片の後端面から、先端ほど小径となるテーパ面を有するパンチを用いて後方押し出し加工を行い、そのときの成形荷重またはストリッパ荷重に基づいて金属試験片の端面に被着された潤滑性能を評価するものである。 Further, the taper cup test method disclosed in Patent Document 2 has a smaller diameter from the rear end surface of the released metal test piece to the front end surface than the metal test piece whose front end surface and side surface are constrained by a mold. Backward extrusion is performed using a punch having a tapered surface, and the lubrication performance applied to the end face of the metal test piece is evaluated based on the forming load or stripper load at that time.
ところで、上記従来の潤滑剤評価方法では、金属試験片の端面に塑性変形が加えられることによりその端面に被着された潤滑剤の潤滑性能を評価できるのであるが、金属試験片の側面に被着されたときの潤滑剤の潤滑性能を評価することが困難であった。このため、線材の引き抜き加工、伸線加工、圧延加工などにおいて線材の外周面に用いられる潤滑剤の潤滑性能を正確に評価することができなかった。 By the way, in the conventional lubricant evaluation method described above, plastic deformation is applied to the end face of the metal test piece to evaluate the lubrication performance of the lubricant applied to the end face. It was difficult to evaluate the lubrication performance of the lubricant when worn. For this reason, the lubrication performance of the lubricant used for the outer peripheral surface of the wire in drawing, drawing, rolling and the like of the wire cannot be accurately evaluated.
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、塑性加工に際して金属素材の側面に被着される潤滑剤の潤滑性能を正確に評価することができる潤滑剤評価方法を提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and the object of the present invention is to provide a lubricant that can accurately evaluate the lubrication performance of a lubricant applied to the side surface of a metal material during plastic working. To provide an evaluation method.
前記目的を達成するための請求項1に係る発明の要旨とするところは、潤滑剤が外周面に被着されている柱状の金属試験片を塑性変形させることによりその潤滑剤の潤滑性能を評価する潤滑剤評価方法であって、前記金属試験片をその両端面から一定のストロークで挟圧してその金属試験片の中間部を外周側へフランジ状に突出させる塑性加工を行い、そのときのその金属試験片の表面拡大比およびその金属試験片に対する押圧荷重に基づいて前記潤滑剤の潤滑性能を評価することを特徴とする。
The gist of the invention according to
また、請求項2に係る発明の要旨とするところは、上記請求項1に係る発明の塑性加工は、押圧方向に対して直角な押圧平面を有する第1金型と、前記金属試験片の軸心を中心としてテーパ状に傾斜する傾斜押圧面を有する第2金型との間でその金属試験片が挟圧されることによって行われることを特徴とする。
The gist of the invention according to claim 2 is that the plastic working of the invention according to
また、請求項3に係る発明の要旨とするところは、請求項1に係る発明において、さらに、前記金属試験片をその一端部が底付嵌合穴内に嵌め入れられた状態でその両端面から一定のストロークで挟圧してその金属試験片の中間部を外周側へフランジ状に突出させる塑性加工を行い、その底付嵌合穴内からその金属試験片の一端部を突き出すときの突出し荷重に基づいて前記潤滑剤の潤滑性能を評価することを特徴とする。
Further, the gist of the invention according to claim 3 is that, in the invention according to
また、請求項4に係る発明の要旨とするところは、請求項3に係る発明の塑性加工は、前記金属試験片の一端部を嵌め入れる底付嵌合穴と押圧方向に対して直角な押圧平面とを有する第1金型と、前記金属試験片の軸心を中心としてテーパ状に傾斜する傾斜押圧面を有する第2金型との間でその金属試験片が挟圧されることによって行われることを特徴とする。 The gist of the invention according to claim 4 is that the plastic working of the invention according to claim 3 is performed by pressing the fitting hole with the bottom into which one end of the metal test piece is fitted and the pressing direction perpendicular to the pressing direction. The metal test piece is clamped between a first mold having a flat surface and a second mold having an inclined pressing surface inclined in a taper shape about the axis of the metal test piece. It is characterized by being.
また、請求項5に係る発明の要旨とするところは、前記請求項2または4において、前記傾斜押圧面は、5乃至70度の角度範囲で、前記押圧方向に直交する面に対して傾斜させられていることを特徴とする。 Further, the gist of the invention according to claim 5 is that, in the claim 2 or 4, the inclined pressing surface is inclined with respect to a surface orthogonal to the pressing direction in an angle range of 5 to 70 degrees. It is characterized by being.
請求項1に係る発明の潤滑剤評価方法によれば、前記金属試験片をその両端面から一定のストロークで挟圧してその金属試験片の中間部を外周側へフランジ状に突出させる塑性加工を行い、そのときのその金属試験片の表面拡大比およびその金属試験片に対する押圧荷重に基づいて前記潤滑剤の潤滑性能を評価することから、金属試験片の中間部である側面に被着された潤滑剤の潤滑性能がその中間部から外周側へフランジ状に突出させる塑性加工での金属試験片の表面拡大比に対して密接に影響するので、塑性加工に際して金属素材の側面に被着される潤滑剤の潤滑性能を正確に評価することができる。
According to the lubricant evaluation method of the invention according to
また、請求項2に係る発明の潤滑剤評価方法によれば、前記塑性加工が、押圧方向に対して直角な押圧平面を有する第1金型と、前記金属試験片の軸心を中心としてテーパ状に傾斜する傾斜押圧面を有する第2金型との間で金属試験片が挟圧されることによって行われることから、金属試験片から離れるほど狭くなる第1金型と第2金型との間の隙間を通して金属試験片の中間部から外周側へフランジ状に突出させられるので、潤滑剤の潤滑性能を反映する塑性変形負荷が金型の押圧荷重に反映され、塑性加工に際して金属素材の側面に被着される潤滑剤の潤滑性能を一層正確に評価することができる。 According to the lubricant evaluation method of the invention according to claim 2, the plastic working is tapered with the first mold having a pressing plane perpendicular to the pressing direction and the axis of the metal test piece as a center. A first metal mold and a second metal mold that become narrower as they move away from the metal test piece. The plastic deformation load reflecting the lubrication performance of the lubricant is reflected in the pressing load of the mold, and the metal material during the plastic working The lubricating performance of the lubricant applied to the side surface can be more accurately evaluated.
また、請求項3に係る発明の潤滑剤評価方法によれば、前記金属試験片をその一端部が底付嵌合穴内に嵌め入れられた状態でその両端面から一定のストロークで挟圧してその金属試験片の中間部を外周側へフランジ状に突出させる塑性加工を行い、その底付嵌合穴内からその金属試験片の一端部を突き出すときの突出し荷重に基づいて前記潤滑剤の潤滑性能を評価することから、金属試験片の一端部の外周面とそれが嵌め入れられた底付嵌合穴の内周面との間の強固な締まり嵌め状態から、その底付嵌合穴内からその金属試験片の一端部を突き出すときの突出し荷重に対して潤滑剤の潤滑性能が密接に影響するので、塑性加工に際して金属素材の側面に被着される潤滑剤の潤滑性能を正確に評価することができる。 According to the lubricant evaluation method of the invention of claim 3, the metal test piece is clamped with a constant stroke from both end faces in a state where one end of the metal test piece is fitted in the bottomed fitting hole. We perform plastic working to project the intermediate part of the metal test piece to the outer peripheral side in a flange shape, and based on the protruding load when projecting one end part of the metal test piece from the bottomed fitting hole, the lubricating performance of the lubricant From the evaluation, it can be seen that the metal from the bottom fitting hole has a strong interference fit between the outer peripheral surface of one end of the metal test piece and the inner peripheral surface of the bottom fitting hole into which the metal test piece is fitted. Since the lubrication performance of the lubricant closely affects the protruding load when one end of the test piece is projected, it is possible to accurately evaluate the lubrication performance of the lubricant applied to the side surface of the metal material during plastic processing. it can.
また、請求項4に係る発明の潤滑剤評価方法によれば、前記塑性加工は、前記金属試験片の一端部を嵌め入れる底付嵌合穴と押圧方向に対して直角な押圧平面とを有する第1金型と、前記金属試験片の軸心を中心としてテーパ状に傾斜する傾斜押圧面を有する第2金型との間でその金属試験片が挟圧されることによって行われることから、金属試験片から離れるほど狭くなる第1金型と第2金型との間の隙間を通して金属試験片の中間部から外周側へフランジ状に突出させられるので、潤滑剤の潤滑性能を反映する塑性変形負荷が金型の押圧荷重に反映され、塑性加工に際して金属素材の側面に被着される潤滑剤の潤滑性能を一層正確に評価することができる。 Moreover, according to the lubricant evaluation method of the invention which concerns on Claim 4, the said plastic working has a fitting hole with a bottom which inserts the one end part of the said metal test piece, and a press plane orthogonal to a press direction. Since the metal test piece is clamped between the first mold and the second mold having an inclined pressing surface inclined in a taper shape with the axis of the metal test piece as a center, Since it protrudes in the form of a flange from the middle part of the metal test piece through the gap between the first mold and the second mold that becomes narrower as the distance from the metal test piece increases, the plasticity reflects the lubrication performance of the lubricant. The deformation load is reflected in the pressing load of the mold, and the lubricating performance of the lubricant applied to the side surface of the metal material during plastic working can be more accurately evaluated.
また、請求項5に係る発明の潤滑剤評価方法によれば、前記傾斜押圧面は、5乃至70度の角度範囲で、前記押圧方向に直交する面に対して傾斜させられていることから、金属試験片から離れるほど狭くなる第1金型と第2金型との間の隙間を通して金属試験片の中間部から外周側へフランジ状に突出させられるので、潤滑剤の潤滑性能を反映する塑性変形負荷が金型の押圧荷重に適切に反映される。 Further, according to the lubricant evaluation method of the invention according to claim 5, the inclined pressing surface is inclined with respect to the surface orthogonal to the pressing direction in an angle range of 5 to 70 degrees. Since it protrudes in the form of a flange from the middle part of the metal test piece through the gap between the first mold and the second mold that becomes narrower as the distance from the metal test piece increases, the plasticity reflects the lubrication performance of the lubricant. The deformation load is appropriately reflected in the pressing load of the mold.
ここで、好適には、前記第2金型において、前記テーパ状押圧面の外周に隣接して、押圧方向に直交する円環状の平坦面が設けられる。このようにすれば、塑性変形の終期において負荷が急上昇することが回避される。 Here, preferably, in the second mold, an annular flat surface orthogonal to the pressing direction is provided adjacent to the outer periphery of the tapered pressing surface. In this way, it is possible to avoid a sudden increase in load at the end of plastic deformation.
また、好適には、前記第2金型において、前記テーパ状押圧面の内周に隣接して、金属試験片の他端部を嵌め入れるための有底嵌合穴が設けられる。このようにすれば、塑性変形に際して、金属試験片の他端部の第2金型に対する位置決めが安定して行われる。 Preferably, in the second mold, a bottomed fitting hole for fitting the other end portion of the metal test piece is provided adjacent to the inner periphery of the tapered pressing surface. If it does in this way, in plastic deformation, positioning to the 2nd metallic mold of the other end part of a metal test piece will be performed stably.
また、好適には、前記請求項1に係る発明の潤滑剤評価方法が好適に実施される装置発明すなわち潤滑剤評価装置の要旨とするところは、潤滑剤が外周面に被着されている柱状の金属試験片を塑性変形させることによりその潤滑剤の潤滑性能を評価する潤滑剤評価装置であって、(a) 押圧方向に対して直角な押圧平面を有する第1金型と、(b) 前記金属試験片の軸心を中心としてテーパ状に傾斜する傾斜押圧面を有する第2金型と、(c) その第1金型と第2金型との間で前記金属試験片をその両端面から一定のストロークで挟圧したときの挟圧力すなわち押圧荷重を検出する荷重センサとを含み、その荷重センサにより検出された押圧荷重に基づいて前記潤滑剤の潤滑性能を評価することを特徴とする。 Preferably, the gist of the apparatus invention in which the method for evaluating a lubricant according to the first aspect of the present invention is suitably implemented, that is, the gist of the apparatus for evaluating a lubricant is a columnar shape in which the lubricant is attached to the outer peripheral surface. A lubricant evaluation apparatus for evaluating the lubrication performance of the lubricant by plastically deforming the metal test piece of (a), wherein (a) a first mold having a pressing plane perpendicular to the pressing direction; and (b) A second mold having an inclined pressing surface inclined in a taper shape about the axis of the metal test piece; and (c) the metal test piece between the first mold and the second mold. A load sensor that detects a pressing force, that is, a pressing load when the surface is clamped with a certain stroke, and evaluates the lubricating performance of the lubricant based on the pressing load detected by the load sensor. To do.
また、好適には、前記請求項3に係る発明の潤滑剤評価方法が好適に実施される装置発明すなわち潤滑剤評価装置の要旨とするところは、潤滑剤が外周面に被着されている柱状の金属試験片を塑性変形させることによりその潤滑剤の潤滑性能を評価する潤滑剤評価装置であって、(a) 前記金属試験片の一端部を嵌め入れる底付嵌合穴と押圧方向に対して直角な押圧平面とを有する第1金型と、(b) 前記金属試験片の軸心を中心としてテーパ状に傾斜する傾斜押圧面を有する第2金型と、(c) その第1金型と第2金型との間で前記金属試験片をその両端面から一定のストロークで挟圧した後で、前記底付嵌合穴内からその金属試験片の一端部を突き出すときの突出し荷重を検出する荷重センサとを含み、その荷重センサにより検出された押圧荷重に基づいて前記潤滑剤の潤滑性能を評価することを特徴とする。 Preferably, the gist of the apparatus invention in which the method for evaluating a lubricant according to the third aspect of the present invention is suitably implemented, that is, the gist of the apparatus for evaluating a lubricant is a columnar shape in which the lubricant is attached to the outer peripheral surface. A lubricant evaluation device that evaluates the lubrication performance of the lubricant by plastically deforming the metal test piece of (a) with respect to the bottomed fitting hole into which one end of the metal test piece is fitted and the pressing direction. A first mold having a right-angle pressing plane; (b) a second mold having an inclined pressing surface inclined in a taper shape about the axis of the metal specimen; and (c) the first mold. After the metal test piece is clamped between the mold and the second mold from both end faces with a certain stroke, the protruding load when one end of the metal test piece is protruded from the bottomed fitting hole is measured. A load sensor that detects the pressure load detected by the load sensor. Zui it and evaluating the lubrication performance of the lubricant.
また、好適には、前記第1金型に設けられた有底嵌合穴の底面はその第1金型に摺動可能に嵌合されたノックアウトピンの先端面により構成され、そのノックアウトピンによって塑性変形後の金属試験片の一端部が上記底付嵌合穴内から突き出される。これにより、前記荷重センサは、そのノックアウトピンに設けられる。 Preferably, the bottom surface of the bottomed fitting hole provided in the first mold is constituted by a front end surface of a knockout pin slidably fitted to the first mold, and the knockout pin One end portion of the metal test piece after plastic deformation is protruded from the bottom fitting hole. Thereby, the said load sensor is provided in the knockout pin.
また、好適には、前記第1金型には、その第1金型を前記潤滑剤が適用される加工状態での温度に保持させるための加熱装置が備えられる。このようにすれば、潤滑剤の潤滑性能を一層正確に評価することができる。 Preferably, the first mold is provided with a heating device for maintaining the first mold at a temperature in a processing state to which the lubricant is applied. In this way, the lubricating performance of the lubricant can be more accurately evaluated.
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios, shapes, and the like of the respective parts are not necessarily drawn accurately.
図1は、本発明の一実施例である潤滑剤評価装置10の構成を説明する図である。この潤滑剤評価装置10は、プレス装置と同様に構成されており、基台12によって位置固定に支持された下型14と、その下型14の上方に設けられ、下型14に対して接近離隔方向すなわち上下方向に移動可能に設けられた図示しないラムに固定されることにより往復動される上型パンチ18と、電動機およびそれにより駆動されるクランク機構などから構成され、プレス起動操作毎に上型パンチ18をその上昇位置および下降位置との間の一定のストロークで往復駆動する金型駆動装置20とを備えている。本実施例では、上記下型14が第1金型に対応し、上記上型パンチ18が第2金型に対応している。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
図2の左半分は上記上型パンチ18がその上昇位置にある状態を示し、図2の右半分は上記上型パンチ18がその下降位置にある状態を示している。図2に詳しく示すように、下型14は、上記上型パンチ18の軸心Cに対して直交する押圧平面22と、その軸心Cと同心の貫通穴24と、その貫通穴24内に摺動可能に嵌め入れられ且つ油圧アクチュエータ26により軸心C方向に駆動されるノックアウトピン28とを備えている。このノックアウトピン28は、油圧アクチュエータ26により、その先端面30が上記押圧平面22よりも所定寸法だけ低い下端位置と、その押圧平面22よりも所定寸法だけ高い上端位置との間で駆動される。待機期間および押圧期間では、先端面30が上記押圧平面22よりも所定寸法だけ低い下端位置とされるので、底面として機能するその先端面30と内壁面として機能する貫通穴24の内周面とにより有底嵌合穴Bが構成される。すなわち、待機期間および押圧期間では、下型14の押圧平面22の中央部には、軸心Cと同心の有底嵌合穴Bが設けられている。
The left half of FIG. 2 shows a state where the
上記ノックアウトピン28の先端部には、そのノックアウトピン28の突き出し荷重すなわち先端面30に加えられる荷重を検出するための第1荷重センサ32が設けられている。上記有底嵌合穴B内に対して圧入された後述の塑性変形後の円柱状の金属試験片Aの一端部(下端部)は、ノックアウトピン28の先端面30によってその底付嵌合穴B内から突き出される。このときの突き出し荷重が上記第1荷重センサ32によって検出されるようになっている。この第1荷重センサ32は、たとえばよく知られたロードセルにより構成される。
A distal end portion of the
上記下型14内の貫通穴24から所定距離離れた外周位置には、複数個のヒータ34が埋設されるとともに、その複数個のヒータ34に駆動電力を供給する温度制御装置36によって下型14の温度が予め設定された温度に維持されるようになっている。温度制御装置36には、下型14に設けられた図示しない温度センサにより検出された実際の温度を示す信号と図示しない温度設定器により設定された目標温度を示す信号とが供給され、実際の温度が目標温度と一致するように複数個のヒータ34の出力エネルギが調節されるようになっている。上記目標温度は、通常、評価しようとする潤滑剤の適用が予想される塑性加工時の金属の温度に設定される。
A plurality of
前記上型パンチ18は、先端面に図3に拡大して示す断面形状の押圧面を有するパンチ38と、そのパンチ38を保持するパンチホルダ40と、下型14とパンチ38との間で円柱状の金属試験片Aを挟圧するプレス加工時にパンチ38が受ける軸心C方向の荷重すなわちパンチ38の押圧荷重を検出するためにパンチ38に設けられた第2荷重センサ42とを備えている。この第2荷重センサ42も、たとえばロードセルにより構成される。
The
上記パンチ38の先端面には、軸心Cと同心であって貫通穴24と同径の比較的浅い位置決め穴の底面を構成する受面44と、その受面44の外周側に隣接し、外周側に向かうほど下型14側へ向かうように軸心Cを中心としてテーパ状に傾斜する傾斜押圧面46と、その傾斜押圧面46の外周側に隣接し、軸心Cに直交する平面である環状平面48と、その環状平面48の外周側に隣接し、外周側に向かうほど下型14から離隔するように軸心Cを中心としてテーパ状に傾斜する逃げ面50とが設けられている。上記傾斜押圧面46の軸心Cに直交する平面に対する角度αは、金属試験片Aの塑性変形時に中間部が外周側へフランジ状に突き出すときの成形負荷すなわち押圧荷重を滑らかに上昇させるためのものであり、5°乃至70°の範囲内で設定されている。
The front surface of the
図1に戻って、制御装置52は、マイクロコンピュータ或いはシーケンサなどにより構成されたものであり、プレス起動操作毎に操作される起動釦54からの信号に応答して予め設定されたプログラムたとえば図4に示すフローチャートに従って金型駆動装置20および油圧アクチュエータ26の作動を制御し、潤滑剤評価作動を実行させる。すなわち、先ず、潤滑剤評価の準備工程として、潤滑剤が外周面に被着された円柱状の金属試験片Aの一端が下型14の有底嵌合穴B内に装入され、相互の軸心が一致するように位置決めされる。図2の左側はこの状態を示している。
Returning to FIG. 1, the
この状態で図4のステップ(以下、ステップを省略する)S1では、評価開始操作すなわちプレス起動操作が行われたか否かが起動釦54からの信号に基づいて判断される。このS1の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合は、塑性加工工程或いは塑性加工手段に対応するS2において、1サイクルのプレス手順が開始されて金型駆動装置20により上型パンチ18すなわちパンチ38が図2の右側に示す下降位置まで下降させられ、下型14の有底嵌合穴B内に一端部が嵌め入れられた円柱状の金属試験片Aがその軸心C方向に予め設定された一定距離だけ1秒程度の一定の押圧期間で圧縮されて一定量の塑性変形が行われる。この塑性加工すなわちプレス加工では、図2の右側に示すように、金属試験片Aの中間部が外周側へフランジ状に突出させられる塑性変形が行われる。次いで、押圧荷重検出工程或いは押圧荷重検出手段に対応するS3では、このときのパンチ38の押圧荷重WP(ton )が第2荷重センサ42からの信号に基づいて逐次検出され、その最大値である最大押圧荷重WPmaxが記憶される。この押圧荷重WPは押圧期間の開始時点からの経過に伴って上昇し、その押圧期間の終期に最大押圧荷重WPmaxに到達する。
In this state, in step S1 of FIG. 4 (hereinafter, step is omitted), it is determined based on a signal from the
続くS4では、金型駆動装置20によりパンチ38が図2の左側に示す上昇位置まで戻される。次に、突出し工程或いは突出し手段に対応するS5では、油圧アクチュエータ26によりノックアウトピン28がその先端面30が押圧平面22よりも高くなる位置まで下型14から突き出され、上記S2において塑性変形させられて下型14の有底嵌合穴Bに食い付いている金属試験片Aの下端部が下型14から突き出されるとともに上昇させられて離隔させられる。続いて、突出し荷重検出工程或いは突出し荷重検出手段に対応するS6において、その時のノックアウトピン28の突き出し荷重WE(ton )が第1荷重センサ32からの信号に基づいて逐次検出され、その最大値である最大突出し荷重WEmaxが記憶される。この突出し荷重WEは突出し期間の開始時点で急上昇して最大突出し荷重WEmaxに到達し、その後は零に向かって減少する。
In subsequent S4, the
続くS7では、油圧アクチュエータ26によりノックアウトピン28が図2の左側に示す当初の下降位置まで戻される。そして、評価工程或いは評価手段に対応するS8では、上記最大押圧荷重WPmaxおよび最大突出し荷重WEmaxを用いて、円柱状の金属試験片Aの側面に塗着されていた潤滑剤を評価可能な判定或いは表示が行われる。たとえば、最大押圧荷重WPmaxおよび最大突出し荷重WEmaxを潤滑剤の種類間の差異を表すグラフ表示が出力されたり、最大押圧荷重WPmax或いは最大突出し荷重WEmaxが予め設定された評価基準値を上回るか否かが判定され、その判定結果が潤滑剤の種類毎に表示される。上記最大押圧荷重WPmaxは、金属試験片Aの塑性変形中の表面の摩擦係数変化や焼付きの有無を反映する。上記最大突出し荷重WEmaxは焼付性を反映する。
In subsequent S7, the
材質がS15C、硬さがHRB67である、直径11.83mmφ、高さ24mmの金属試験片に対して異なる潤滑剤を側面すなわち外周面に被着させ、下型14の底付嵌合穴Bの深さを3mm、パンチ38の受面44の直径を12.5mmφ、傾斜押圧面46の幅寸法[=(外径−内径)/2]を4mmφ、傾斜押圧面46の角度αを30°、環状平面48の幅寸法を3mmφとした図1に示す潤滑剤評価装置10を用いて行った潤滑剤評価試験を以下に説明する。
A different lubricant is applied to the side surface, that is, the outer peripheral surface of a metal test piece having a diameter of 11.83 mmφ and a height of 24 mm, which is made of S15C and having a hardness of HRB67. The depth is 3 mm, the diameter of the receiving
先ず、燐酸亜鉛被膜を側面に被着させた金属試験片A1、Na石鹸被膜を側面に被着させた金属試験片A2、S系油被膜を側面に被着させた金属試験片A3の3種類の試料を用意した。上記金属試験片A1は、燐酸亜鉛被膜処理により燐酸亜鉛被膜が形成されたものである。上記金属試験片A2は、線材にナトリウム石鹸被膜を付着させた上にステアリン酸カルシウム粉末をまぶしながら11.83mmφの直径に線引きし、24mmの長さに切断したものである。上記金属試験片A3は、極圧添加剤として硫黄(30wt%)を用いた潤滑油であり、ハケ塗りによりS系油被膜が形成されたものである。 First, a metal test piece A1 with a zinc phosphate coating on the side, a metal test piece A2 with a Na soap coating on the side, and a metal test piece A3 with an S-based oil coating on the side. Samples were prepared. The metal test piece A1 has a zinc phosphate coating formed by a zinc phosphate coating treatment. The metal test piece A2 was prepared by attaching a sodium soap film to a wire, drawing a calcium stearate powder to a diameter of 11.83 mmφ, and cutting it to a length of 24 mm. The metal test piece A3 is a lubricating oil using sulfur (30 wt%) as an extreme pressure additive, and has an S-based oil film formed by brushing.
次いで、下型14の温度を150℃に保持し、上記3種類の金属試験片A1、A2、A3を、下型14の有底嵌合穴Bの底面と下降位置におけるパンチ38の受け面44との間隔すなわちギャップG(mm)を複数種類に変えて塑性変形させたときの最大押圧荷重WPmaxを測定した。図5は、塑性変形後の試験片高さH(mm)と最大押圧荷重WPmaxとの二次元座標において、上記の測定結果を示している。上記塑性変形後の金属試験片高さHは最大表面拡大比RSmaxに対応しているため、図5の二次元座標の塑性変形後の試験片高さHを示す軸に替えて最大表面拡大比RSmaxを示す軸が用いられてもよい。図5の二次元座標の下辺に塑性変形後の金属試験片高さHを示す軸が上辺に最大表面拡大比RSmaxを示す軸が示されている。
Next, the temperature of the
図6および図7は、表面拡大比RSおよび最大表面拡大比RSmaxを説明するための有限要素法を用いて解析した図である。図6および図7において、細かな点Pは、塑性変形前の円柱状金属試験片の側面において軸心C方向に等区分された各有限要素の境界に付されることによって等間隔であったものが、塑性変形後において側面がフランジ状に変形させられた結果、不等間隔とされた状態を示している。図6は押圧による塑性変形途中である状態を示し、図7は塑性変形がさらに進んだ変形完了状態を示している。上記表面拡大比RSとは、一対の点Pで挟まれた各区分毎の円環状の表面積の変化の割合であって、塑性変形後の面積/塑性変形前の面積である。図6では、区分aの表面拡大比RSは1.01であり、区分bの表面拡大比RSは5.65であり、その区分bの表面拡大比RSが最大表面拡大比RSmaxである。また、図7では、区分cの表面拡大比RSは2.01であり、区分dの表面拡大比RSは13.8であり、その区分dの表面拡大比RSが最大表面拡大比RSmaxである。 6 and 7 are diagrams analyzed using a finite element method for explaining the surface expansion ratio R S and the maximum surface expansion ratio R Smax . 6 and 7, the fine points P are equidistant by being attached to the boundaries of the finite elements equally divided in the direction of the axis C on the side surface of the cylindrical metal specimen before plastic deformation. The figure shows a state in which the side surfaces are deformed into flanges after plastic deformation, resulting in unequal intervals. FIG. 6 shows a state in the middle of plastic deformation due to pressing, and FIG. 7 shows a state where the plastic deformation has further progressed. The surface expansion ratio R S is a ratio of change in the annular surface area for each section sandwiched between a pair of points P, and is the area after plastic deformation / the area before plastic deformation. In FIG. 6, the surface expansion ratio R S of the section a is 1.01, the surface expansion ratio R S of the section b is 5.65, and the surface expansion ratio R S of the section b is the maximum surface expansion ratio R Smax. It is. In FIG. 7, the surface expansion ratio R S of the section c is 2.01, the surface expansion ratio R S of the section d is 13.8, and the surface expansion ratio R S of the section d is the maximum surface expansion ratio. R Smax .
図5において、□印は燐酸亜鉛被膜が側面に被着された金属試験片A1の値を示し、○印はNa石鹸被膜が側面に被着された金属試験片A2の値を示し、△印はS系油被膜が側面に被着された金属試験片A3の値を示している。図5の破線は、設定されたギャップGが同じ条件で塑性変形が行われた試料を示している。下型14とパンチ38とのギャップGが同じで塑性変形が行われても、潤滑剤の影響で押圧後試験片高さHが相違している。この点において、押圧後試験片高さHに基づいても潤滑剤の評価が可能であるが、潤滑剤の変化による押圧後試験片高さHの変化が比較的小さい。図5の1点鎖線は、同じ潤滑剤を用いた場合における押圧後試験片高さHと最大押圧荷重WPmaxとの関係を示している。潤滑剤の変化による最大押圧荷重WPmaxの変化が比較的大きく、その最大押圧荷重WPmaxを対比したり、予め設定された判定値と比較して判定することにより容易に潤滑剤が評価される。
In FIG. 5, □ indicates the value of the metal test piece A1 with the zinc phosphate coating applied to the side surface, ○ indicates the value of the metal test piece A2 with the Na soap coating applied to the side surface, and Δ mark Indicates the value of the metal test piece A3 with the S-based oil film deposited on the side surface. The broken line in FIG. 5 shows a sample in which the set gap G is plastically deformed under the same conditions. Even when the gap G between the
上述のように、本実施例の潤滑剤評価方法によれば、金属試験片Aをその両端面から一定のストロークで挟圧して金属試験片Aの中間部を外周側へフランジ状に突出させる塑性加工を行い、そのときの金属試験片Aに対する押圧荷重WPに基づいて前記潤滑剤の潤滑性能を評価することから、金属試験片Aの中間部である側面に被着された潤滑剤の潤滑性能がその中間部から外周側へフランジ状に突出させる塑性加工に対して密接に影響するので、塑性加工に際して金属素材の側面に被着される潤滑剤の潤滑性能を正確に評価することができる。 As described above, according to the lubricant evaluation method of the present embodiment, the plasticity in which the metal test piece A is clamped from both end faces with a constant stroke so that the intermediate portion of the metal test piece A protrudes in a flange shape toward the outer peripheral side. processing performed, lubrication evaluating the lubrication performance of the lubricant on the basis of the pressure load W P for metal test piece a at that time, the side surface on the deposited lubricant an intermediate portion of the metal test piece a Since the performance closely affects the plastic working that protrudes in the form of a flange from the intermediate portion to the outer peripheral side, the lubricating performance of the lubricant applied to the side surface of the metal material can be accurately evaluated during the plastic working. .
また、本実施例の潤滑剤評価方法によれば、塑性加工が、押圧方向に対して直角な押圧平面22を有する下型(第1金型)14と、金属試験片Aの軸心Cを中心としてテーパ状に傾斜する傾斜押圧面46を有するパンチ(第2金型)38との間で金属試験片Aが挟圧されることによって行われることから、金属試験片Aから離れるほど狭くなる下型14とパンチ38との間の隙間を通して金属試験片Aの中間部から外周側へフランジ状に突出させられるので、潤滑剤の潤滑性能を反映する塑性変形負荷が上記金型の押圧荷重に反映され、塑性加工に際して金属素材の側面に被着される潤滑剤の潤滑性能を一層正確に評価することができる。
Further, according to the lubricant evaluation method of the present embodiment, the plastic working is performed using the lower mold (first mold) 14 having the pressing
また、本実施例の潤滑剤評価方法によれば、金属試験片Aをその一端部が底付嵌合穴B内に嵌め入れられた状態でその両端面から一定のストロークで挟圧して金属試験片Aの中間部を外周側へフランジ状に突出させる塑性加工を行い、その底付嵌合穴B内から金属試験片Aの一端部(下端部)を突き出すときの突出し荷重に基づいて潤滑剤の潤滑性能を評価することから、金属試験片Aの一端部の外周面とそれが嵌め入れられた底付嵌合穴Bの内周面との間の強固な締まり嵌め状態から、その底付嵌合穴B内から金属試験片Aの一端部を突き出すときの突出し荷重に対して潤滑剤の潤滑性能が密接に影響するので、塑性加工に際して金属素材の側面に被着される潤滑剤の潤滑性能を正確に評価することができる。 Further, according to the lubricant evaluation method of the present embodiment, the metal test piece A is clamped with a constant stroke from both end faces in a state where one end of the metal test piece A is fitted in the bottomed fitting hole B, and a metal test is performed. Lubricant based on the protruding load when plastic processing is performed to project the intermediate part of the piece A to the outer peripheral side in a flange shape, and one end part (lower end part) of the metal test piece A is projected from the bottom fitting hole B From the firm interference fit state between the outer peripheral surface of one end portion of the metal test piece A and the inner peripheral surface of the bottomed fitting hole B into which the metal test piece A is fitted, Since the lubricating performance of the lubricant closely affects the protruding load when one end of the metal test piece A is protruded from the fitting hole B, lubrication of the lubricant applied to the side surface of the metal material during plastic working Performance can be accurately evaluated.
また、本実施例の潤滑剤評価方法によれば、塑性加工が、金属試験片Aの一端部を嵌め入れる底付嵌合穴Bと押圧方向に対して直角な押圧平面22とを有する下型(第1金型)14と、金属試験片Aの軸心Cを中心としてテーパ状に傾斜する傾斜押圧面46を有するパンチ(第2金型)38との間でその金属試験片Aが挟圧されることによって行われることから、金属試験片Aから離れるほど狭くなる下型14とパンチ38との間の隙間を通して金属試験片Aの中間部から外周側へフランジ状に突出させられるので、潤滑剤の潤滑性能を反映する塑性変形負荷が金型の押圧荷重に反映され、塑性加工に際して金属素材の側面に被着される潤滑剤の潤滑性能を一層正確に評価することができる。
Further, according to the lubricant evaluation method of the present embodiment, the lower die having the bottoming fitting hole B into which the one end portion of the metal test piece A is fitted and the
また、本実施例の潤滑剤評価方法によれば前記傾斜押圧面46は、5乃至70度の角度範囲で、押圧方向である軸心Cに直交する面に対して傾斜させられていることから、金属試験片Aから離れるほど狭くなる下型14とパンチ38との間の隙間を通して金属試験片Aの中間部から外周側へフランジ状に突出させられるので、潤滑剤の潤滑性能を反映する塑性変形負荷が金型の押圧荷重に適切に反映される。
Further, according to the lubricant evaluation method of the present embodiment, the inclined pressing
以上、本発明の一実施例を図面い基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 As mentioned above, although one Example of this invention was described based on drawing, this invention is applied also in another aspect.
たとえば、前述の実施例において、第1荷重センサ32はノックアウトピン28の先端部に設けられていたが、中間部或いは基端部に設けられていてもよい。また、実質的にノックアウトピン28による突出し荷重が検出されればよいことから、第1荷重センサ32は、その突出し荷重に対応する量たとえば油圧シリンダ26の油圧を検出する油圧センサや、その油圧シリンダ26の取り付け部位に固着されたストレーンゲージなどから構成されてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、前述の第2荷重センサ42はパンチ38の背面にに設けられていたが、先端部に設けられていてもよい。また、実質的にパンチ38による押圧荷重が検出されればよいことから、第2荷重センサ42は、上型パンチ18が固定された部位に固着されたストレーンゲージや、金型駆動装置20を構成する電動機の駆動電流センサなどから構成されてもよい。
Moreover, although the above-mentioned
また、前述の実施例の下型14の押圧平面22やパンチ38の先端面は、他の形状であってもよい。たとえばパンチ38の先端面は平面に形成され、下型14の押圧面に傾斜押圧面46が形成されてもよい。また、下型14の押圧面およびパンチ38の先端面はいずれも平面であってもよい。
In addition, the pressing
また、前述の実施例では、金属試験片Aの外周面に被着された潤滑剤の潤滑性能の評価のために最大押圧荷重WPmax或いは最大突出し荷重WEmaxが用いられていたが、押圧期間内における押圧荷重WPの積算値ΣWP、或いは突出し期間内の突出し荷重WEの積算値ΣWEが用いられてもよい。これら押圧荷重WPの積算値ΣWP、或いは突出し荷重WEの積算値ΣWEも、上記最大押圧荷重WPmax或いは最大突出し荷重WEmaxと同様に、金属試験片Aの外周面に被着された潤滑剤の潤滑性能を反映して変化する性質があるので、潤滑剤の潤滑性能の評価に用いられ得る。上記積算値ΣWP或いはΣWEは、制御装置52のマイクロコンピュータにおいてたとえば数ms程度毎の所定の周期でサンプリング入力される押圧荷重WP或いは突出し荷重WEを逐次加算することによって得られる。
In the above-described embodiment, the maximum pressing load W Pmax or the maximum protruding load W Emax is used for evaluating the lubricating performance of the lubricant applied to the outer peripheral surface of the metal test piece A. integrated value .SIGMA.W P pressing load W P on the inner or integrated value .SIGMA.W E ejector load W E in projecting period may be used. Integrated value .SIGMA.W P of pressure load W P, or even integrated value .SIGMA.W E ejector load W E, similarly to the maximum pressure load W Pmax or the maximum projected load W Emax, is deposited on the outer peripheral surface of the metal test piece A Therefore, it can be used to evaluate the lubricating performance of the lubricant. The cumulative value .SIGMA.W P or .SIGMA.W E is obtained by sequentially adding the pressure load W P or protruding load W E being sampled input at a predetermined period, for example every several ms in the microcomputer of the
また、前述の実施例では、パンチ38は下型14に向かって下向きに押圧するように構成されていたが、水平方向或いは上向きに押圧するように構成されていても差し支えない。
Further, in the above-described embodiment, the
以上、本発明を詳細に説明したが、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。 Although the present invention has been described in detail above, the above description is merely an embodiment, and the present invention can be implemented in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.
10:潤滑剤評価装置
14:下型(第1金型)
18:上型パンチ(第2金型)
22:押圧平面
24:貫通穴、30:先端面(有底嵌合穴)
28:ノックアウトピン
46:傾斜押圧面
10: Lubricant evaluation device 14: Lower mold (first mold)
18: Upper die punch (second die)
22: Pressing plane 24: Through hole, 30: Front end surface (bottom fitting hole)
28: Knockout pin 46: Inclined pressing surface
Claims (5)
前記金属試験片をその両端面から一定のストロークで挟圧して該金属試験片の中間部を外周側へフランジ状に突出させる塑性加工を行い、そのときの該金属試験片の表面拡大比および該金属試験片に対する押圧荷重に基づいて前記潤滑剤の潤滑性能を評価することを特徴とする潤滑剤評価方法。 A lubricant evaluation method for evaluating the lubrication performance of a lubricant by plastically deforming a columnar metal test piece having a lubricant adhered to an outer peripheral surface,
Perform plastic working to project on the flange-shaped metal test piece nipped at a fixed stroke from the end faces of the intermediate portion of the metal test piece to the outer peripheral side, enlarged surface ratio and the of the metal test piece at that time A method for evaluating a lubricant, comprising evaluating the lubricating performance of the lubricant based on a pressing load on a metal test piece.
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