JPH0455030A - 鍛造用被膜潤滑処理方法及び被膜潤滑処理手段を有する鍛造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明（よ鍛造加工を施される鋼材の被加工面へ潤滑被
膜を形成する鍛造用被膜潤滑処理方法及びそのための潤
滑処理手段を有する鍛造装置に関する。

［従来の技術］ 近年、自動車、電子、電機　建設などの広い分野におけ
る各種パーツのコストダウンニーズから冷間または温間
での鍛造加工に対する期待が高まってきている。

従来より、炭素鋼や低合金鋼についてはかなりのパーツ
が冷間鍛造にて加工されている。こうした加工のための
装置として（よ横型パーツフォーマ−９竪型パーツフォ
ーマ−竪型プレスなどがある。これらの中で竪型プレス
において１ｔ、、鍛造時の金型の焼き付き等を防止する
ため１：、供給される材料の表面へ鉱物油あるいはエマ
ルジョンタイプの潤滑剤を滴下する構成が採用されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、ステンレス鋼や軸受は鋼あるいは耐熱鋼等のい
わゆる難加工材について（よ従来の方法及び装置で１上
金型の焼き付き等の問題があり、冷間または温間での鍛
造加工はごく一部に限られていた。これ（よ潤滑油の滴
下程度で（瓢　ステンレス鋼などの難加工材に対しての
潤滑作用が十分ではないためである。一方、部品強度や
耐腐食性等の要求から、ステンレス鋼等による大量生産
に対する要望は高へ そこで、潤滑性能の良好なる潤滑剤の開発も盛んに行わ
れているが、これを具体的に被膜潤滑処理として適用す
るのに次の様な問題の解決が必要であった。

即ち、単に潤滑性能がよいだけではなく、材料の被加工
面に（よ最適な膜厚で、かつ、均一な厚さの潤滑被膜が
形成されている必要がある。被膜が不均一であると、そ
の潤滑性能が部分的に良かったり不足したりするため、
複雑形状への加工や強度の加工で（よ　なお問題がある
ためである。

また、装置内で線材を切断してトランスファーで移送し
つつ複数段の金型で鍛造加工をするインラインタイプと
いわれる鍛造装置で１よ被加工面たる切断端面へ潤滑剤
を塗布するための具体的手法の開発が必要である。

そこで、かかる課題を解決し、従来の技術では加工が困
難であったステンレス鋼などの難加工材についても冷間
または温間での鍛造を可能にし、かかる加工の際の金型
等の寿命を向上させ、鍛造製品のコストダウンを図るこ
とを目的として本発明がなされＬ特１：、良好な膜厚で
均一に被膜潤滑処理を施すに適する被膜潤滑処理方法の
提供と、こうした被膜潤滑処理方法を実現する被膜潤滑
処理手段を有する鍛造装置の提供を目的としている。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するためになされた本発明の鍛造用被膜
潤滑処理方法１表 鍛造加工を施される鋼材の被加工面へ潤滑被膜を形成す
る鍛造用被膜潤滑処理方法であって、前記鋼材の被加工
面を略密閉された所定の空間内に露出させ、該鋼材をア
ースした状態で、直流高電圧にて帯電させた粒子状の潤
滑剤を該所定の空間内へ送り込むことを特徴とする。

ここで、略密閉状の空間として（、ｔ、鋼材の近傍を四
方から完全に囲むボックス状のものは当然に含まれる。

また、鋼材の近傍に明確な仕切りがあるわけではないが
、これを全体として収納するかなり大きな空間であって
も構わない。いずれにしても、帯電状態の潤滑剤が、ア
ースされた鋼材との関係において、クーロン力の作用の
結果として鋼材の少なくとも被加工面に吸着され得る様
に、帯電した潤滑剤粒子が所定時間滞留できる空間であ
ればよい。

また、本発明の被膜潤滑処理手段を有する鍛造装置（よ 所定寸法に切断された鋼材の切断端面を鍛造加工する鍛
造加工手段と、 粒子状の潤滑剤を直流高電圧にて帯電させる潤滑剤帯電
付与手段と、 前記鍛造加工手段の前に配設さ札　前記鋼材の少なくと
も前記切断端面を露出させる略密閉状態の空間と、該空
間内へ前記帯電された潤滑剤を吹き出す吹き出し口とを
有する被膜潤滑処理手段と、前記空間内に持ち込まれた
鋼材をアースするアース手段と を備えることを特徴とする。

また、かかる構成からなる被膜潤滑処理手段を有する鍛
造装置において１，１゜ 前記鍛造加工手段色複数備え、 前記被膜潤滑処理手段（友筒体の両端を塞ぐことによっ
て前記空間を形成する組立体にて構成し、該組立体を、
少なくとも強度の加工を施す鍛造加工手段の前の並設位
置に組み付けることとしてもよい。

なお、ここでいう潤滑被膜処理手段としての組立体（山
複数段の鍛造金型の一つを交換する形で着脱自在とする
となおよい。即ち、金型と類似した組立構造からなる被
膜潤滑処理用の組立体を用意し、鍛造加工の形状に応じ
て、その強度の加工となる金型の前の位置に取り付ける
構成とすればよいのである。

しかし、鍛造装置として本発明を実現するに当たってこ
れに拘る必要はなく、鍛造装置が略密閉状態の本体内に
鍛造用の金型を収容したものであれ１′Ｌ　本体の空間
を利用してこれを本発明請求項２にいう略密閉状態の空
間とし、ここに帯電された潤滑剤粒子を吹き呂す構成と
してもよい。こうした構成で（よ例えば装置内に備えら
れているトランスファーをアースし、このトランスファ
ーで支持した鋼材に被膜潤滑処理を行なう構成とすれば
アースの条件を満足することができる。

なお、粒子状の潤滑剤と（ｔ、、粉末状の潤滑剤ばかり
でなく、懸濁液状の潤滑剤を霧状に噴霧したものも含む
。

［作用］ 本発明請求項］記載の鍛造用潤滑被膜処理方法によれ（
戴前記所定の空間内で露出した鋼材の被加工面に（友高
電圧にて帯電された潤滑剤の粒子が付着する。この付着
（友粒子状の潤滑剤と鋼材との間に作用するクーロン力
に基づいた吸着作用による。鋼材側はアースにより等電
位とされているから、被加工面上に１よ　その面に沿っ
て均一な厚さで潤滑被膜が形成されることになる。なお
、膜厚（よ潤滑剤の供給量やこうした処理を行なう時間
あるいは略密閉状の空間の容積等によって調整すること
ができる。この結果、鍛造加工時に良好な潤滑作用が得
られ、難加工材の加工も可能となる。特１：、被膜が均
一に形成されることから、部分的に潤滑性能が劣るとい
ったことがなく、複雑形状への鍛造加工や強度の加工に
適している。

また、本発明請求項２及び請求項３に記載の被膜潤滑処
理手段を有する鍛造装置によれ［１かかる良好な潤滑被
膜を簡単に形成できる。特に、コイル材を装置内で切断
してそのままパンチへ送るインラインタイプの鍛造装置
に適用すると、従来は油潤滑しかできなかった切断端面
への潤滑被膜処理を簡単に行なうことができる。横型パ
ーツフォーマ−で（表従来はこうした油潤滑さえもうま
くできなかったが、本発明の装置における構成を採用す
れ［ｉ　　油潤滑よりもさらに良好な潤滑性能の潤滑被
膜を形成した状態で鍛造をすることができる。

さらに、請求項３記載の装置においては、被膜潤滑処理
手段を筒体の両端を塞いで空間を形成する組立体にて構
成しているので、分解して取り付け・取り外しすること
ができ、必要に応じた箇所へ配設することができる。従
って、上述の如き良好な被膜乞、そうした被膜があるこ
とを特に必要とする強度の加工の前に施す構成とするに
当り、大幅な装置の設計変更等を必要としない。

そして、例えば据え込み等をした後に鍛造する場合など
においても、据え込みでいびつになった被加工面にも、
上述のクーロン力の作用を利用して均一な潤滑被膜を形
成することができる。従って、潤滑性能にむらのない状
態で強度の加工を行うことができる。

ここで、潤滑被膜処理手段としての組立体１表強度の加
工が複数段あるならばそれらの鍛造加工手段へ鋼材を送
り込む前にそれぞれ備える構成としてもよいし、さら１
：、最初の軽度の加工のためのパンチ等の前にも備える
構成としてもよい。

［実施例］ 次１ミ本発明を一層明らかにするため１：、本発明を適
用した好適な実施例について説明する。

実施例で（表第１図及び第２図に示すような装置を用い
て種々の難加工材を鍛造加工し、第３図〜第６図に示す
様な加工手順にてベアリング等のパーツに鍛造加工した まず、第１図及び第２図に基づいて、装置の構成を説明
する。

図示の鍛造装置１は、　インラインにて鋼材を切断する
タイプのものであって、供給材３としてはコイル状のも
のを用いている。この供給材３（よピンチローラ（図示
路）により矯正されつつ誘導加熱装置（図示路）によっ
て予備加熱されて本体１ａ内へ送り込まれる。送り込ま
れた供給材３（ヨ本体１ａ内のカッター５にて所定寸法
のスラグ７に切断され、このスラグ７がプッシャー９に
て押し出されてトランスファー１０に保持される。鍛造
装置１（よ　こうしてトランスファー１０に保持された
スラグ７を、鍛造用の第１金型］１．第２金型１２．・
・・と順次送りつつ鍛造加工する構成となっている。こ
こで、本実施例の鍛造装置で（よ第１金型と第２金型］
２の間に、スラグ７の両端面７ａ、７ｂに被膜潤滑処理
を施す静電スプレー装置２０を備えている。

静電スプレー装置２０は、各金型１１，１２゜・・・と
同様の組立式の構造となっている。その構成を第２図に
て説明する。

組立式の静電スプレー装置２０にＬ　絶縁材料にて製造
された筒体２１と、この筒体２１の中心孔２１ａを一方
から塞ぐノックアウトビン２３と、他方から塞ぐ押し込
みパンチ２５とから略密閉状の被膜潤滑処理空間２７を
形成する様になされている。なお、ノックアウトビン２
３と押し込みパンチ２５＋ｉ　各金型１１，１２．　　
・・・におけるノックアウトビンｌｌａ、１２ａ、　　
・・・や鍛造パンチ１１ｂ、１２ｂ、　　・−・と精進
駆動方法等において同様のものである。異なる点といえ
（歌押し込みパンチ２５は二重構造となっており、中心
を挿通して独自に出没する押し込みビン２９を備えてい
る点である。

°筒体２１の中心孔２１ａにＪ、　第１金型］１での加
工後のスラグ７の外径と略同−径とさ札入口部針はブツ
シュで補強されている。また、中心孔２１ａに（よ　そ
の各端部側壁に開口する潤滑剤吹き込み通路３１．３２
と、この吹き込み通路３１゜３２と対面して開口する潤
滑剤吸い出し通路３３゜３４とが形成されている。各通
路３１〜３４は絶縁材料で形成されている。

また、筒体２１（友中心孔２１ａの中央部側壁から出没
する導電材料製のスラグ押え部材３５゜３６をも備えて
いる。各スラブ押え部材３５，３６は対向する位置関係
とされており、それぞれの背後に配設されたコイルバネ
３７．３８にて中心孔へ向かつて付勢されている。また
、スラグ押え部材３５．３６はそれぞれアースされてい
る。

一方、前述の吹き込み通路３１，３２１ｉ　　内部に粉
末状の潤滑剤Ａを収納した潤滑剤収納ボックス４０から
導出された絶縁材料製の吹き出し通路４１が途中で分岐
したものとして形成されている。

また、吸い出し通路３３．３４は、途中で合流して潤滑
剤収納ボックス４０への送り込み通路４２を形成してい
る。これらによって、潤滑剤Ａを給送・回収する一つの
閉ループが形成されている。

また、送り通路４］の分岐位置から先にはそれぞわ、高
電圧電源４３からの直流高電圧によるコロナ放電が行わ
れる帯電付与部４５．４６が備えられている。なお、こ
の帯電付与部４５．４６に高電圧電源４３から与えられ
る電圧［１８０ｋＶである。

次に、この鍛造装置］における被膜潤滑処理の手順につ
いて説明する。

第１金型１１での軽度の加工が完了したスラグ７ｆ；Ｌ
ｌ−ランスファー１０にて筒体２］の入口部分に移送さ
れ、、押し込みパンチ２５にて筒体２１の中心孔２１ａ
の入口部分まで送り込まれる。

このとき、中心孔２１ａの入口が押し込みパンチ２５に
て塞が札略密閉状の被膜潤滑処理空間２７が形成される
。続いて押し込みビン２９が駆動されて、このスラグ７
がさらに押し込まれる。押し込みビン２９（よ　スラグ
７がスラグ押え部材３５゜３６にて挟まれる位置まで突
出した後に後退して押し込みパンチ２５内に没入する。

この結果、スラグ７（よ　略密閉状の被膜潤滑処理空間
２７内でスラグ押え部材３５．３６を介してアースされ
た状態にて保持されることになる。

ここへ　潤滑剤収納ボックス４０から送りポンプ５１に
て送り出され、、帯電付与部４５を通って高電圧に帯電
された粉末状潤滑剤Ａが潤滑剤吹き込み通路３１．３２
を介して被膜潤滑処理空間２７内へ吹き呂される。この
空間２７内に吹き呂された粉末状潤滑剤Ａ（ヨ　スラグ
７との電位差に基づくクーロン力によって、スラグ７の
各端面７ａ。

７ｂに吸着される。このとき、端面７ａ、７ｂ［ｔ、。

全面に渡って電位「＠」の状態であるから、均一な厚さ
の層として潤滑被膜が形成される。

一方、余剰の粉末状潤滑剤Ａ（ｔ、吸い出し戻しポンプ
５２にて潤滑剤吸い出し通路３３．３４を介して被膜潤
滑処理空間２７から吸い呂され、途中サイクロン集塵機
５４にて粗い粒子を除去され、、続いて排気フィルター
５５にて微細な粒子を除去されて潤滑剤収納ボックス４
０へと戻される。

被膜潤滑処理が終了した後のスラグ７（飄前進駆動され
るノックアウトピン２３にて筒体２１から押し出され、
再びトランスファー］０に保持されて第２金型１２へ送
られる。

なお、この被膜潤滑処理の中で、被膜厚さは５０μを目
標とし、これに合致する様に潤滑剤供給量と処理時間を
設定しである。

以上の様な構成の鍛造装置１において、各種の難加工材
をベアリング等に加工した　なお、その加工形状や段数
等に応じて、組立式の各金型１１゜１２、・・・を取り
替えて鍛造加工を実行したこれらに用いたパンチｌｌｂ
、１２ｂ、　　−・・の材質は第１表の通りである。

第１表 第２表 また、粉末状潤滑剤Ａとして、市販リン酸を主成分とす
る酸化物パウダーを使用した。

また、加工に（表　難加工材として知られている５ＩＪ
Ｊ２凱　５ＵＳ３０４颯　５ＵＳ４３０凱５ＵＳ４１０
鋼のコイル材を用いた。これら各鋼材の成分、硬さ及び
コイル表面（切断端面ではない）の被膜処理の条件を第
２表に示す。

各鋼材ＮＩＡ〜Ｄｌ＆　　それぞれ鋼種に応じて加工形
状を変えており、その最終製品の形状を第３図〜第６図
に示す、なお、各図において（よ正面図の左半分を断面
で示した 鋼材？１ｋＬＡについて（よ実施例として、上述の鍛造
装置１にて粉末状潤滑剤Ａを使用した被膜潤滑処理を実
施しつつ鍛造加工を行なつ凡その際の条件として（よ予
備加熱条件を２００″Ｃ及び４００°Ｃとし、第３図に
示す様に、　（Ａ）〜（Ｅ）と５つの鍛造工程を経て、
スラグ６ｏからベアリングレース６２を製造した　また
、比較例として、予備加熱条件２００°Ｃにおいて、切
断端面へは潤滑剤を塗布をせず１：、単に油潤滑をした
だけで同様の形状への加工を行なった。

同様に、鋼材１’ｂＢについて（よ実施例及び比較例と
して予備加熱条件３００°Ｃにて、第３図に示す様１″
−，（Ａ）〜（Ｅ）と５つの鍛造工程を経てスラグ７０
から継手７２を製造した また、鋼材階Ｃ及びＤについては、実施例として予備加
熱条件２００°Ｃ及び４００°Ｃについて、第４図及び
第５図に示す様な手順にて、それぞれ（Ａ）〜（Ｅ）の
５つの鍛造工程及び（Ａ）〜（Ｆ）の６つの鍛造工程を
経て、スラグ８０からアンカーボルト８２を、スラグ９
０から電子制御燃料噴射装置のハウジング９２を製造し
旭比較例（よ　いずれの鋼種についても予備加熱条件２
００°Ｃである。

なお、実施例における補助潤滑及び比較例での油潤滑と
して（友松村石油製の商品名「ネオクレール５ＰＨ−３
ＢＪ　を使用した。

これらの鍛造による製品製造数の結果を第３表に示す。

第３表 ここで、第３表における製品製造数と（よ一つのパンチ
で製造することができた製品の個数である。

第３表から明らかなよう（二、鋼材ＮｃｔＡ、　　Ｂ、
　　Ｄについて（よ切断端面への粉末状潤滑剤Ａによる
被膜・潤滑処理の有無により、製品製造数において、１
オーダーから２オーダーの差があった。即ち、端面潤滑
の効果は極めて顕著である。また、鋼材ＮｃＬＣについ
ても、試験階６に比して試験階７では４倍近い個数の製
品を製造することができたなお、被膜潤滑処理が完了し
た段階で、次の工程へ送らずにスラグ６０等を取り出し
て確認したところ、各端面６０ａ、６０ｂ等には、膜厚
約５０μの均一な潤滑被膜が形成されていた以上の様に
、本実施例の装置及びそこに採用された方法によって潤
滑被膜処理をしたことにより、切断端面には簡単に良好
な均一膜厚の潤滑被膜を形成することができ、鍛造によ
る製品製造数が大幅に増加した　また、５ＵＳ３０４鋼
に見られる様に、従来では製品の製造はほとんど不可能
であった様な難加工材においても、鍛造加工で相当複雑
な形状のものまで加工することが可能になつ旭加えて、
静電スプレー装置２０として、筒体２１を中心とした組
立体で構成し、金型と交換自在としたことにより、種々
の形状への鍛造加工において、必要に応じた位置に被膜
潤滑処理手段を配置することができる。

以上本発明の詳細な説明したが、本発明はこれらに限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲の種々
なる態様で実施することができることはいうまでもない
。

例え（戯　インラインでの切断に代えて鍛造装置外で切
断したスラグを供給して鍛造加工を実施する装置におい
ても、上述の静電スプレー装置２０と同様の処理装置を
、鍛造装置の本体外に設けて予め被膜潤滑処理を施せ［
ｆ、切断端面に均一な膜圧の潤滑被膜を簡単に形成する
ことができる。

また、インラインタイプのものあるいはそれ以外のもの
のどちらについても、本体１ａと第１金型１１との間に
存在する略密閉状の空間を利用して被膜潤滑処理を行な
う構成としてもよい。・この場合（ヨトランスファー］
０をアースしておけ（戯被膜潤滑処理の際のスラグ７の
アースを兼ねることができる。

さら１：、例え（戴継手７２を製造する場合１：。

工程（Ｃ）、　　（Ｄ）、　　（Ｅ）の前にも、静電ス
プレー装置２０と同様の装置を配設する構成とすれ［′
Ｌ　さらに金型寿命の向上に資することは明らかである
。こうした場合に（よ複雑形状の中間加工体に対する均
一膜圧の潤滑被膜を形成するインラインでの被膜潤滑処
理方法として、本発明の作用・効果が一段と顕著に表れ
る。

さら］：、いわゆる冷鍛において本発明を適用してもよ
く、潤滑剤の種類も何ら限定するものではない。例え＋
２　潤滑剤として懸濁液状のものを用いてこれを霧状に
して給送する途中に上述の帯電付与部４５と同様の構成
を採用しておけＦｉ　帯電した霧状の潤滑剤を用いるこ
ともできる。

加えて、端面だけではなく、全面へ被膜潤滑処理を施す
構成としても構わないことも勿論である。

なお、本実施例で（よ帯電付与部４５での直流高電圧と
して８０ｋＶを採用したが、負の直流高電圧でもよい。

発明の効果 本発明の被膜潤滑処理方法によれ］ｆ−、ステンレス鋼
などの難加工材の鍛造をも可能にし、高強度部品等色簡
便に製造することができる。また、金型寿命を向上させ
ることができる。この結果、各種パーツ等の製造におい
て大幅なコストダウンを図ることができる。なお、本発
明方法（よ　均一な厚さの潤滑被膜を簡便に形成する方
法として採用するに適しており、難加工材以外において
も、被膜潤滑処理方法として優れた作用・効果を奏する
。

特に、中間加工体の様１ミ　既に端面が変形されている
場合１：、むらなく均一な潤滑被膜を形成できる点で優
れている。

また、本発明の被膜潤滑処理手段を有する鍛造装置によ
れ（′Ｌ　従来は油潤滑程度で、全く端面潤滑の行われ
ていないインライン切断型の装置であっても、端面への
潤滑被膜を形成することができる。この結果、連続工程
・連続操業で鍛造製品を製造するに当り、金型交換等の
インターバルを長くすることができ、−層のコストダウ
ンを図ることができる。

加えて、請求項３に示した如く組立体にて構成するなら
１′；Ｌ　従来装置の大幅な設計変更等をする必要がな
く、鍛造装置製造上も有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例としての鍛造装置の構成を表す断面図、
第２図はその被膜潤滑処理装置の構成を表す断面図、第
３図は５ＬＪＪ２鋼からの鍛造品の形状及びその加工工
程を表す説明図、第４図は５ＵＳ３０４鋼からの鍛造品
の形状及びその加工工程を表す説明図、第５図は５ＬＪ
Ｓ４３０鋼からの鍛造品の形状及びその加工工程色表す
説明図、第６図は５ＵＳ４１０鋼からの鍛造品の形状及
びその加工工程を表す説明図である。 ］・・・鍛造装置　　　１ａ・・・本体３・・・供給材
　　　　　５・・・カッター７・・・スラグ　　　　７
ａ、７ｂ・・・端面９・・・プッシャー　　１０・・・
トランスファー１〜１４・・・金型 ］ａ〜１４ａ・・−ノックアウトピン １ｂ〜１４ｂ・・−鍛造パンチ ト・・筒体　　　　２１ａ・・・中心孔３・−・ノック
アウトピン ５・・・押し込みパンチ ７・・・被膜潤滑処理空間 ９・・・押し込みピン ］、３２・・・潤滑剤吹き込み通路 ３．３４・・・潤滑剤吸い呂し通路 ５．３６・・・スラグ押え部材 Ｏ・・・潤滑剤収納ボックス ３・・・高電圧電源 ５．４６・・・帯電付与部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　鍛造加工を施される鋼材の被加工面へ潤滑被膜を形
   成する鍛造用被膜潤滑処理方法であつて、前記鋼材の被
   加工面を略密閉された所定の空間内で露出させ、該鋼材
   をアースした状態で、直流高電圧にて帯電させた粒子状
   の潤滑剤を該所定の空間内へ送り込むことを特徴とする
   鍛造用被膜潤滑処理方法。 ２　所定寸法に切断された鋼材の切断端面を鍛造加工す
   る鍛造加工手段と、 粒子状の潤滑剤を直流高電圧にて帯電させる潤滑剤帯電
   手段と、 前記鍛造加工手段の前に配設され、前記鋼材の少なくと
   も前記切断端面を露出させる略密閉状態の空間と、該空
   間内へ前記帯電された潤滑剤を吹き出す吹き出し口とを
   有する被膜潤滑処理手段と、前記空間内に持ち込まれた
   鋼材をアースするアース手段と を備えることを特徴とする被膜潤滑処理手段を有する鍛
   造装置。 ３　請求項２記載の被膜潤滑処理手段を有する鍛造装置
   において、前記鍛造加工手段を複数備え、前記被膜潤滑
   処理手段は、筒体の両端を塞ぐことによって前記空間を
   形成する組立体にて構成し、該組立体を、少なくとも強
   度の加工を施す鍛造加工手段の前の並設位置に組み付け
   ることを特徴とする被膜潤滑処理手段を有する鍛造装置
   。