JP4800698B2 - 被鍛造部材処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、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ブラスト処理装置Ｓと、このブラスト処理装置Ｓに併設され前記ブラスト処理された被鍛造部材１の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に潤滑皮膜２を形成する潤滑皮膜処理装置Ｊとからなり、前記潤滑皮膜処理装置Ｊは、水洗部20と、この水洗部20に併設される潤滑皮膜形成部21と、この潤滑皮膜形成部21に併設される乾燥部22と、この乾燥部22に併設される搬送導出部26とで構成され、前記水洗部20は、前記ブラスト処理装置Ｓから供給されるブラスト処理済の被鍛造部材１を受け取るカゴ体20ａと、このカゴ体20ａが配され洗浄液Ｗが充填される容体20ｂとから成り、このカゴ体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を前記容体20ｂ内で自転させて前記被鍛造部材１を洗浄し且つ前記回動アーム23を前記基体との枢着部を中心に回転させて該被鍛造部材１を前記潤滑皮膜形成部21へ供給するように構成されており、前記潤滑皮膜形成部21は、前記水洗部20から供給される水洗済の前記被鍛造部材１を受け取るカゴ体21ａと、このカゴ体21ａが配され潤滑剤Ｏが充填される容体21ｂとから成り、このカゴ体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を前記容体21ｂ内で自転させて前記被鍛造部材１に潤滑剤Ｏを付着せしめて前記潤滑皮膜２を形成し且つ前記回動アーム24を前記基体との枢着部を中心に回転させて該被鍛造部材１を前記乾燥部22へ供給するように構成されており、前記乾燥部22は、前記潤滑皮膜形成部21から供給される潤滑皮膜形成済の前記被鍛造部材１を受け取るカゴ体22ａと、このカゴ体22ａが配され温風が供給される容体22ｂとから成り、このカゴ体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を前記容体22ｂ内で自転させて前記被鍛造部材１に形成された前記潤滑皮膜２を乾燥し且つ前記回動アーム25を前記基体との枢着部を中心に回転させて該被鍛造部材１を前記搬送導出部26へ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。

また、請求項１記載の被鍛造部材処理装置において、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処理装置に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の被鍛造部材処理装置において、前記砥粒４はアルミナ若しくはシリコンカーバイトであ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処理装置となる。

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ブラスト処理装置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、このブラスト処理装置Ｓは、図１に図示したように被鍛造部材１を収納する被鍛造部材収納部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。

被鍛造部材収納部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、被鍛造部材収納部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内の被鍛造部材１の表面１ａがブラスト処理されることになる。

また、被鍛造部材収納部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、被鍛造部材１は被鍛造部材収納部15の正面開口部から排出されて後述する水洗部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に図示したように被鍛造部材収納部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ブラスト処理装置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

被鍛造部材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、被鍛造部材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、潤滑皮膜処理装置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に図示したようにブラスト処理装置Ｓの一側に被鍛造部材供給機構16を設け、他側に潤滑皮膜処理装置Ｊを設けて構成されている。

被鍛造部材供給機構16は、被鍛造部材１を略水平方向に搬送する第一被鍛造部材搬送部16Ａと、この第一被鍛造部材搬送部16Ａで搬送された被鍛造部材１を受け取り、該被鍛造部材１を上方向へ搬送する第二被鍛造部材搬送部16Ｂとで構成されている。

第一被鍛造部材搬送部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、後述する第二被鍛造部材搬送部16Ｂの正面側搬送部へ被鍛造部材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、第二被鍛造部材搬送部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。

第二被鍛造部材搬送部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、第一被鍛造部材搬送部16Ａに係る下方コンベア16ａで搬送される被鍛造部材１が収納されたボックス18を受け取り、該ボックス18を上方へ搬送して被鍛造部材１を被鍛造部材収納部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被鍛造部材搬送部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、第二被鍛造部材搬送部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から被鍛造部材１が落下し、この落下した被鍛造部材１は滑り部19を滑動して被鍛造部材収納部15へ供給されることになる。

潤滑皮膜処理装置Ｊは、図２に図示したように水洗部20と、潤滑皮膜形成部21と、乾燥部22と、搬送導出部26とで構成されている。

水洗部20は、図２に図示したようにブラスト処理装置Ｓに係る被鍛造部材収納部15から供給される表面処理済の被鍛造部材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被鍛造部材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皮膜形成部21のカゴ体21ａに被鍛造部材１を供給するように構成されている。

潤滑皮膜形成部21は、図２に図示したように水洗部20から供給される水洗済の被鍛造部材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被鍛造部材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部22のカゴ体22ａに被鍛造部材１を供給するように構成されている。

乾燥部22は、図２に図示したように潤滑皮膜形成部21から供給される潤滑皮膜形成済の被鍛造部材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被鍛造部材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に被鍛造部材１を供給するように構成されている。

この搬送導出部26に供給された被鍛造部材１は該搬送導出部26により潤滑皮膜処理装置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。

被鍛造部材供給機構16によりブラスト処理装置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、ブラスト処理装置Ｓでブラスト処理された被鍛造部材１は、被鍛造部材収納部15から潤滑皮膜処理装置Ｊに係る水洗部20へ供給され、該水洗部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、水洗部20で水洗処理された被鍛造部材１は、水洗部20から潤滑皮膜形成部21へ供給され、該潤滑皮膜形成部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、潤滑皮膜形成部21で潤滑処理された被鍛造部材１は、潤滑皮膜形成部21から乾燥部22へ供給され、該乾燥部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で潤滑皮膜処理装置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。

本実施例に係るブラスト処理装置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被鍛造部材１の説明断面図である。 従来処理で処理された被鍛造部材51の説明断面図である。 従来処理の工程説明図である。

Ｓ ブラスト処理装置
Ｊ 潤滑皮膜処理装置
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 水洗部
20ａ カゴ体
20ｂ 容体
21 潤滑皮膜形成部
21ａ カゴ体
21ｂ 容体
22 乾燥部
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 (3)

1. 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ブラスト処理装置と、このブラスト処理装置に併設され前記ブラスト処理された被鍛造部材のブラスト処理面に潤滑剤を付着させて該被鍛造部材に潤滑皮膜を形成する潤滑皮膜処理装置とからなり、前記潤滑皮膜処理装置は、水洗部と、この水洗部に併設される潤滑皮膜形成部と、この潤滑皮膜形成部に併設される乾燥部と、この乾燥部に併設される搬送導出部とで構成され、前記水洗部は、前記ブラスト処理装置から供給されるブラスト処理済の被鍛造部材を受け取るカゴ体と、このカゴ体が配され洗浄液が充填される容体とから成り、この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、このカゴ体を前記容体内で自転させて前記被鍛造部材を洗浄し且つ前記回動アームを前記基体との枢着部を中心に回転させて該被鍛造部材を前記潤滑皮膜形成部へ供給するように構成されており、前記潤滑皮膜形成部は、前記水洗部から供給される水洗済の前記被鍛造部材を受け取るカゴ体と、このカゴ体が配され潤滑剤が充填される容体とから成り、この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、このカゴ体を前記容体内で自転させて前記被鍛造部材に潤滑剤を付着せしめて前記潤滑皮膜を形成し且つ前記回動アームを前記基体との枢着部を中心に回転させて該被鍛造部材を前記乾燥部へ供給するように構成されており、前記乾燥部は、前記潤滑皮膜形成部から供給される潤滑皮膜形成済の前記被鍛造部材を受け取るカゴ体と、このカゴ体が配され温風が供給される容体とから成り、この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、このカゴ体を前記容体内で自転させて前記被鍛造部材に形成された前記潤滑皮膜を乾燥し且つ前記回動アームを前記基体との枢着部を中心に回転させて該被鍛造部材を前記搬送導出部へ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。
2. 請求項１記載の被鍛造部材処理装置において、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処理装置。
3. 請求項１，２いずれか１項に記載の被鍛造部材処理装置において、前記砥粒はアルミナ若しくはシリコンカーバイトであることを特徴とする被鍛造部材処理装置。

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