JP5232755B2 - 鍛造成型加工用潤滑油組成物および鍛造成型装置 - Google Patents
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Description
アルミニウム合金や鉄合金などの鍛造成型加工の分野においては、鍛造素材と金型との摩擦を低減するため、鍛造素材と金型との間に潤滑剤を介在させて鍛造成型加工を行う方法が一般的である。
黒鉛系潤滑剤は、低コストで潤滑性が高いが、黒鉛を分散させる基油の引火点が170〜200℃であるため火災の危険を伴う。また黒鉛による作業環境の汚染によって、人体への健康被害が起こる可能性があることが問題となっている。
しかしながら、特許文献1に開示される潤滑剤は、鋳造用の潤滑剤であって鍛造成型加工用ではなく、鍛造成型加工に適した潤滑性を有する非黒鉛系潤滑剤については見出されていないのが現状である。
さらに本発明では、固体潤滑剤は、平均粒径が6μm以下のポリテトラフルオロエチレンと、平均粒径が6μmを超えて15μm以下のポリテトラフルオロエチレンと、からなることが好ましい。
すなわち、本発明の鍛造成型装置は、上型と下型とからなる鍛造素材を挟んで成型するための一対の金型と、金型の表面に本発明の鍛造成型加工用潤滑油組成物を吹付けるための潤滑油組成物吹付装置とを備えた鍛造成型装置であって、潤滑油組成物吹付装置が、鍛造成型加工用潤滑油組成物を貯蔵する給油タンクと、給油タンクから鍛造成型加工用潤滑油組成物を吸い上げてノズルに供給するための供給管とを備え、供給管に複数の吸上げ口が設けられていることを特徴とする。
本発明の鍛造成型装置においては、潤滑油組成物吹付装置が、金型の表面に向けて鍛造成型加工用潤滑油組成物を噴射する複数のノズルを備えることが好ましい。
また、本発明の鍛造成型加工用潤滑油組成物に好適な鍛造成型装置を用いることにより、均一な成分の鍛造成型加工用潤滑油組成物を金型に吹付けることができ、簡単な形状のものから複雑な形状のものまで様々な形状の鍛造成型加工が可能となる。
<固体潤滑剤>
本発明の鍛造成型加工用潤滑油組成物は、平均粒径(以下では、「平均粒径」を単に「粒径」という)の異なる少なくとも2種の固体潤滑剤を含む。固体潤滑剤は、潤滑性の指標となる摩擦係数を低下させる効果を有するが、単一の粒径の固体潤滑剤を添加した場合には摩擦係数を低下させる効果は十分ではなく、2種以上の粒径の固体潤滑剤を添加することにより十分な効果が得られる。
鍛造素材の表面粗さを基準にする場合、鍛造素材の最小粗さよりも小さい粒径の固体潤滑剤を第一の固体潤滑剤として選定することが好ましい。第一の固体潤滑剤よりも粒径の大きい固体潤滑剤を第二の固体潤滑剤として選定すればよいが、第二の固体潤滑剤の粒径は鍛造素材の最大粗さより大きくてもよいし、最小粗さの値と最大粗さの値とを範囲とする粒径であってもよい。金型の表面粗さを基準に選定する場合も鍛造素材の表面粗さと同様の手法で選定すればよい。
本発明においては、固体潤滑剤として、粒径が6μm以下のPTFEと、粒径が6μmを超えて15μm以下のPTFEとを混合して用いることが最も好ましい。
なお、固体潤滑剤は、粒径の大きさが異なるものを2種用いればよいが、3種以上組み合わせても摩擦係数を低下させる効果を得ることができる。
また、本発明において、粒径とは、乾式レーザー法(50重量%平均粒子系)で計測した値である。但し、強いせん断にて破砕されやすいものは電子顕微鏡(SEM)像より観察した値とする。
本発明の鍛造成型加工用潤滑油組成物は、摩擦係数を低下させるため極圧剤を添加する。極圧剤としては、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、トリクレジルホスフェート、ラウリルアシッドホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、ジフェニルホスフェート、2−エチルヘキシルホスフェート、モリブデンジアルキルジチオリン酸エステル、トリブチルホスファイト、ジラウリルホスファイト、2−エチルヘキシルホスファイト、トリフェニルホスファイト、ジフェニルホスファイト、ジアリルジチオリン酸亜鉛、リン酸エステルのアミン塩、ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、ナフテン酸鉛、Mo−ジアルキルジチオカルパメート等、リン酸エステル(TCP、TPP、TOP、CDP、TXP、TBP)、チオフォスフェート、硫化油脂類(硫化テルペン)を用いることができるが、中でもジアルキルジチオリン酸亜鉛(以下、Zn−DTPと記す場合もある)がもっとも好ましい。ジアルキルジチオリン酸亜鉛を構成するアルキル基の炭素数は8〜12から選択される整数であることが好ましい。なお、本発明においては、極圧剤として油性剤や摩耗防止剤を含んでもよい。
本発明の鍛造成型加工用潤滑油組成物は、基油を含む。基油は、鉱物油、植物油、合成油などから1種または2種以上を選択すればよいが、火災防止の観点から引火点が200℃以上であることが好ましい。
基油の添加量は、固体潤滑剤および極圧剤の残部とすればよい。
本発明の鍛造成型加工用潤滑油組成物は、本発明の摩擦係数の低下効果を阻害しない範囲で固体潤滑剤、極圧剤、基油以外の添加剤を含むことを許容する。添加剤としては分散剤、消泡剤、増粘剤、防食剤、酸化防止剤、熱安定剤などを用いることができる。例えば、固体潤滑剤の凝集を防ぐ目的でポリイソブチレン(以下、PIBと記す)などの分散剤を5%以下の範囲で添加してもよい。
図1(a)は、スクロールの形状を示した斜視図である。(b)は、同図(a)のA−A’矢視断面図である。スクロール1は段部3を有するフランジ2と、フランジ2の一端面から渦巻状に延設し段部5を有するフィン4と、フランジ2の他端面に形成される筒状の取付部6とから構成されている。スクロール圧縮機はこのスクロール1を、互いのフィン4を対向するように組み合わせ、その一方のスクロール1を他方のスクロールに対して公転させて、両スクロール1のフィン4の間で流体を圧縮するものである。
図4に示す例では、ノズル21を複数設ける構成としたので、複雑な形状の下金型13に向けて多方向に噴射することができ、下金型13に均一な成分の鍛造成型加工用潤滑油組成物30を塗布することができる。図4においては、ノズル21の噴射口を図示していないが、噴射口の形状は円形、楕円形などが好ましい。
以上、図2〜図4を用いて、下金型13への鍛造成型加工用潤滑油組成物30の吹付けについて説明したが、必要に応じてパンチ12にも鍛造成型加工用潤滑油組成物30を吹付けて、鍛造素材7とパンチ12との潤滑性を向上させることは言うまでもない。
内径15mm、外形30mm、高さ10mmの形状で、アルミニウム合金(JIS規格のAD8C)からなるリング状試験片を準備した。上下一対の金型からなるリング圧縮試験機を用いて、金型の表面に鍛造成型加工用潤滑油組成物を塗布してリング状試験片を圧縮し、圧縮後のリング状試験片の内径縮小率から摩擦係数を求めた。
試験条件は次のとおりである。
・装置
油圧プレス機:Asai EFP150
金型:上下φ80mmプレート
・試験条件
温度:450℃(プレス直後の試験片温度)
圧縮率:45%
降下速度:7.5mm/s
油塗布量:0.3g(金型上下にコートする)
なお、表1において、PTFE(0.2〜0.3μm)は粒径0.2〜0.3μmのPTFE、PTFE(7μm)は粒径7μmのPTFE、PTFE(15μm)は粒径15μmのPTFEを表す。Zn−DTP(C8)はアルキル基の炭素数が8であるZn−DTP、Zn−DTP(C10)はアルキル基の炭素数が10であるZn−DTP、Zn−DTP(C12)はアルキル基の炭素数が12であるZn−DTPを表す。PIBはポリイソブチレンを表す。
また、比較のため、従来から潤滑剤として用いられている市販の黒鉛系潤滑剤と、非黒鉛系潤滑剤を用いてリング圧縮式摩擦試験を行い、摩擦係数を求めたところ、摩擦係数は黒鉛系潤滑剤0.11、非黒鉛系潤滑剤0.18であった。また、無潤滑条件下では0.35であった。
また、比較のため、PTFE(固体潤滑剤)0%、アルキル基の炭素数10のZn−DTP(極圧剤)10%、PIB3%、菜種油25%、残部が鉱油からなる鍛造成型加工用潤滑油組成物を調整し(試料15)、リング圧縮式摩擦試験を行い、摩擦係数を求めた。この結果も表3および図6に示す。
Claims (8)
- 平均粒径の異なる少なくとも2種の固体潤滑剤と、極圧剤とを含み、残部が基油からなり、
前記固体潤滑剤がフッ素樹脂からなることを特徴とする鍛造成型加工用潤滑油組成物。 - 重量%で、前記固体潤滑剤が0.1〜15%、前記極圧剤が5〜15%であることを特徴とする請求項1に記載の鍛造成型加工用潤滑油組成物。
- 前記極圧剤が、ジアルキルジチオリン酸亜鉛からなることを特徴とする請求項1または2に記載の鍛造成型加工用潤滑油組成物。
- 重量%で、5%以下の分散剤を含有する請求項1から3のいずれか一項に記載の鍛造成型加工用潤滑油組成物。
- 前記平均粒径の異なる少なくとも2種の前記固体潤滑剤のうち、少なくとも1種の前記固体潤滑剤の平均粒径が鍛造素材の最小表面粗さよりも小さいことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の鍛造成型加工用潤滑油組成物。
- 前記固体潤滑剤は、平均粒径が6μm以下のポリテトラフルオロエチレンと、平均粒径が6μmを超えて15μm以下のポリテトラフルオロエチレンと、からなることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の鍛造成型加工用潤滑油組成物。
- 上型と下型とからなる鍛造素材を挟んで成型するための一対の金型と、
前記金型の表面に請求項1に記載の鍛造成型加工用潤滑油組成物を吹付けるための潤滑油組成物吹付装置と、を備えた鍛造成型装置であって、
前記潤滑油組成物吹付装置が、鍛造成型加工用潤滑油組成物を貯蔵する給油タンクと、前記給油タンクから前記鍛造成型加工用潤滑油組成物を吸い上げてノズルに供給するための供給管とを備え、前記供給管に複数の吸上げ口が設けられていることを特徴とする鍛造成型装置。 - 前記潤滑油組成物吹付装置が、前記金型の表面に向けて鍛造成型加工用潤滑油組成物を噴射する複数のノズルを備えることを特徴とする請求項7に記載の鍛造成型装置。
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