JPH05230493A - アルミニウム材の温間成形加工用潤滑剤 - Google Patents

アルミニウム材の温間成形加工用潤滑剤

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JPH05230493A
JPH05230493A JP4061196A JP6119692A JPH05230493A JP H05230493 A JPH05230493 A JP H05230493A JP 4061196 A JP4061196 A JP 4061196A JP 6119692 A JP6119692 A JP 6119692A JP H05230493 A JPH05230493 A JP H05230493A
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JP
Japan
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lubricant
aluminum material
warm
galling
warm forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP4061196A
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English (en)
Inventor
Masakatsu Yoshida
吉田正勝
Yuji Abe
阿部佑二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sky Aluminium Co Ltd
Original Assignee
Sky Aluminium Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH05230493A publication Critical patent/JPH05230493A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B45/00Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0239Lubricating
    • B21B45/0242Lubricants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001Aluminium or its alloys

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム材の温間成形に用いて、焼き付
き、かじりをおこさずに良好な成形性(潤滑剤からみれ
ば潤滑性)を有する潤滑剤を提供する。 【構成】 カーボン数C=12〜18のアルキル基より
なる脂肪酸の石鹸であって水に対する溶解度が20%に
達する温度が50℃未満のもの2.5%〜20%,およ
び粒度0.05〜200μmのCaSO4粉末2.5%
〜20%を水に分散含有させたアルミニウム材の温間成
形加工用潤滑剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム材の温間成
形加工時に使用する潤滑剤に関するものである。なお、
本明細書においてアルミニウム材とは工業用純アルミニ
ウム材だけでなく種々のアルミニウム合金材を含むもの
とする。また、本明細書において温間成形加工とは、金
型や工具,ロールと接触しながら所定の形状に成形する
加工であって、少なくとも材料が成形を受ける時点で室
温以上再結晶温度以下となっている加工をいう。ただし
温間成形の効果を顕著に得るには180℃ 以上300
℃以下の温度が好ましい。
【0002】
【従来の技術】軟鋼に変えてアルミニウム材を使用でき
れば大幅な重量軽減が可能となる。しかし、アルミニウ
ム材のうち軟鋼相当の強度を持つものは軟鋼に比べて延
性に乏しく通常の室温での成形加工では成形性が劣って
いる。そこで、アルミニウム材の成形性向上するための
各種の成形法が検討され、アルミニウム材の温間成形法
もその一つとして様々な方法が検討されてきた。温間成
形法は周知の通り、被加工物を室温以上に加熱して成形
加工を行なうものであるが、その際いかに成形性を高
め、かつ焼付きやそれによるかじりを防止できるかとい
うことが課題となる。そこで潤滑剤が問題となるが、従
来知られた潤滑剤は、大豆油、テトラフルオロエチレン
(通称テフロン:商品名)製のシート・ポリマー中にグ
ラファイトを混入させたもの、あるいはグリースや鉱油
中にグラファイトや二硫化モリブデンや雲母を混入させ
たもの、等がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら未だアル
ミニウム材の温間成形加工においては、十分な成形性を
有したうえで、焼き付き、かじりの点で満足できるもの
は得られておらず実用化にはほど遠い。本発明は上記事
情に鑑みてなされたもので、アルミニウム材の温間成形
に用いて、焼き付き、かじりをおこさずに良好な成形性
(潤滑剤からみれば潤滑性)を有する潤滑剤を提供する
ことを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】発明者らは、この問題解
決のため種々の検討の結果、カーボン数C=12〜18
のアルキル基よりなる脂肪酸の石鹸であって水に対する
溶解度が20%に達する温度が50℃未満のもの2.5
%〜20%,および粒度0.05〜200μmのCaS
4粉末2.5%〜20%を水に分散含有させたアルミ
ニウム材の温間成形加工用潤滑剤を発明したものであ
る。
【0005】本願発明の基剤はアルキル基を有する(飽
和)脂肪酸の石鹸(おもにナトリウムまたはカリウム
塩)の水溶液である。一般に石鹸と称されているものの
中には、不飽和脂肪酸の石鹸(おもにナトリウムまたは
カリウム塩)もあるがこれは水に対する溶解性に優れて
いる反面、温間成形時焼き付きが生じやすく成形品品質
が悪化する欠点があり、また温間成形時分解し煙を発生
しパラフィンの臭気が強く作業環境が悪くなる。このほ
か鉱物油や合成油(ポリブデン)を基剤とする潤滑剤で
は200℃以上の温度では分解し煙を発生し作業環境が
悪化しまた潤滑性が低下しかじり性も悪化する、250
℃以上では引火することもある。グリースは180℃〜
300℃の温度ではアルミニウム材と反応し成形加工後
の脱脂が困難になる。
【0006】アルキル基のカーボン数Cが12未満では
潤滑性が劣り、かじりも生じ易い欠点がある、またカー
ボン数Cが18を越えるとアルミニウム材への付着性が
悪く、塗布むらを生じやすくかじり性のバラツキが発生
し易く、また焼き付き性が悪化し実使用に適しない。ま
た石鹸の水に対する溶解度が20%に達する温度が50
℃以上のものでは、均一塗布するためには塗布時にアル
ミニウム材または石鹸と水を含む潤滑剤を加熱する必要
が生じる。アルミニウム材は石鹸を含む水溶液と高温で
接触させると腐食状の汚れが発生し成形加工製品表面の
商品価値が低下してしまう。また、余分な加熱工程の付
加は加工コストを上昇させる。
【0007】上記のような石鹸の水溶液濃度が2.5%
未満では潤滑性に劣り、かじりも発生し易い、また20
%を越えると焼き付き性が悪化し製品表面の商品価値を
低下させる。
【0008】よって本願発明の基剤は、カーボン数C=
12〜18のアルキル基よりなる脂肪酸の石鹸であって
水に対する溶解度が20%に達する温度が50℃未満の
ものを2.5%〜20%含有する水溶液とする。
【0009】上記したような石鹸の水溶液はなにも添加
しなくてもアルミニウム材の温間成形加工の潤滑剤とし
て良好な性能を有する。しかし上記石鹸の水溶液単体で
は、アルミニウム材または金型や工具、ロール温度が1
80℃〜300℃となる加工ではかじりが発生し易く連
続加工が難しい。そこでさらに鋭意研究の結果、上記石
鹸の水溶液にたいして粒度0.05〜200μmのCa
SO4粉末2.5%〜20%を分散含有させることによ
り高温側での連続かじり性は大幅に改善し連続加工が可
能となることを見いだした。
【0010】CaSO4粉末の粒度が0.05μm未満
ではかじりが発生し易く添加効果がない、また200μ
mを越えてもその添加によるかじりに対する効果は変わ
ら無いが塗布乾燥後剥離し易くなり効果が安定しなくな
る欠点がある。CaSO4粉末の含有量が2.5%未満
では添加によるかじりに対する効果がなく、また20%
を越えると経済性が悪化するだけでなく塗布乾燥後剥離
し易くなり効果が安定しなくなる欠点がある。よって、
上記石鹸の水溶液にたいして粒度0.05〜200μm
のCaSO4粉末を2.5%〜20%分散含有させるの
である。
【0011】また、CaSO4粉末とともに、黒鉛、雲
母、四弗化エチレン樹脂、窒化ホウ素、タルク等の粉末
を共存させても一定の範囲内であれば上記効果を減ずる
ことはない。さらに、高温に強い硫黄系、りん系、塩素
系などの極圧添加剤、例えばディフェニルディサルファ
イド(diphenyl disulfide)、トリ
ラウリルホスファイト(trilauryl phos
phite),モノクロロベンゼン(monochlo
robenzene)、を添加すれば対荷重能が向上し
て好ましい。
【0012】本発明に係わる潤滑剤の使用時には十分攪
拌して均一な状態で塗布できるようにすることが望まし
い。また温間成形加工は成形金型や工具、ロールを加熱
しておいて接触したアルミニウム材を間接加熱して成形
する場合、アルミニウム材自体を予め熱しておく場合お
よびその両方の場合があるが、いずれの場合でも本発明
の潤滑剤をアルミニウム材に予め室温で塗布・乾燥した
後、温間成形加工に供する。また成形金型や工具、ロー
ルの表面にも予め塗布・乾燥しておくとその効果はさら
に安定する。
【0013】
【実施例】以下実施例に基づき本願発明の効果を詳細に
説明する。JIS5182−O材の板厚0.8mmアルミ
ニウム材を用い、下記の条件で温間成形加工を行なっ
た。 金型 ポンチ60mm×60mm×2本のダブルシンク ポンチ間距離 60mm ブランクホルダー力 1000kgf 300℃にて1分保持 成形深さ 最大 60mm また、結果は下記の判断基準で評価した。 作業環境:実使用時の臭気、発煙の状況。 − 臭気強く、発煙多く視界不良を生ずるほど。 ± 臭気やや強く、発煙少しあり。 + 臭気弱く、発煙ごくわずか。 かじり性:バウデン摩擦試験(於;300℃)のかじり発
生限界数。 − 5回以下。 ± 6回以上10回以下。 + 10回超。 成形性 :割れを発生せずに成形できる高さ。(装置の
制限で最大60mm) − 20mm以下。 ± 21mm以上59mm以下。 + 60mm。 焼き付き:大気中アルミニウム材上(於;300℃)で発
生するステインの強さ。 − 強。 ± 中。 + 弱。 付着性 :乾燥後、プレスまでの潤滑材の付着、脱落
性。 − 付着悪く脱落有り。 ± 付着 中状態。 + 付着良好で脱落無し。
【0014】予備実験 基剤の性能比較 種々の基剤で温間成形性を調査した。結果を表1に示
す。
【0015】
【表1】
【0016】表1よりわかるように、不飽和脂肪酸の石
鹸水溶液(No.1)、合成油(No.3)、アルキル基より
なる脂肪酸の石鹸でも水にたいする溶解度が低いものの
水溶液(No.2)、アルキル基よりなる脂肪酸の石鹸で
水にたいする溶解度が高くてもC数や濃度が本願請求項
1の範囲をはずれるものの水溶液(No.4〜7)はいず
れかの評価項目で「−」の評価を受けてしまう。一方本
願請求項の範囲をすべて満足する基剤(No.8)は、か
じり性で「±」の評価があるものの他はすべて「+」評
価でアルミニウム材の温間成形用潤滑剤として優れた性
能を有している。
【0017】実施例 無機成分としてCaSO4を添加
した時の性能比較 次に予備実験No.8の基剤にさらにCaSO4粉末を添加
した場合の粒度と含有量の影響を調べた。結果を表2に
示す。なお、作業環境と潤滑性はすべて「+」の評価な
ので表には掲げない。
【0018】
【表2】
【0019】本願請求項の範囲をみたす粒度と含有量の
CaSO4粉末を添加した場合(No.2〜3)はさらにか
じり性の向上がみられ連続加工が容易となる。CaSO
4粉末の粒度が大きすぎたり含有量が多すぎると付着性
が悪くなる。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明し、実施例にも示した様
に、本発明の潤滑剤は、(1)アルミニウム材が室温以
上再結晶温度以下となる 高温でも良好なかじり性があ
り、(2)良好な潤滑性があり、(3)良好な製品表面
品質が得られ、(4)良好な作業環境が得られ、(5)
良好な成形性が得られるため、従来から加工上の利点は
確認されていたが、潤滑剤の性能が不十分なため、工業
化されなかったアルミニウム材の温間成形用潤滑剤とし
て優れた性能を有している。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10M 125:24) C10N 10:02 10:04 30:06 30:08 40:24 A 8217−4H

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カーボン数C=12〜18のアルキル基
    よりなる脂肪酸の石鹸であって水に対する溶解度が20
    %に達する温度が50℃未満のもの2.5%〜20%,
    および粒度0.05〜200μmのCaSO4粉末2.
    5%〜20%を水に分散含有させたアルミニウム材の温
    間成形加工用潤滑剤。
JP4061196A 1992-02-17 1992-02-17 アルミニウム材の温間成形加工用潤滑剤 Pending JPH05230493A (ja)

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